ID: 00028657
Для оценки заряда, накопленного воздушным конденсатором, можно использовать устройство, изображённое на рисунке: лёгкий шарик из оловянной фольги подвешен на изолирующей нити между двумя пластинами конденсатора, при этом одна из пластин заземлена, а другая заряжена положительно. Когда устройство собрано, а конденсатор заряжен (и отсоединён от источника), шарик приходит в колебательное движение, касаясь поочерёдно обеих пластин.
Выберите два верных утверждения, соответствующие колебательному движению шарика после первого касания пластины.
1) При движении шарика к заземлённой пластине он заряжен отрицательно, а при движении к положительно заряженной пластине – положительно.
2) При движении шарика к заземлённой пластине он заряжен положительно, а при движении к положительно заряженной пластине – отрицательно.
3) При движении шарика к положительно заряженной пластине его заряд равен нулю, а при движении к заземлённой пластине – положителен.
4) По мере колебаний шарика электрическая ёмкость конденсатора уменьшается.
5) По мере колебаний шарика напряжение между пластинами конденсатора уменьшается.
Источник: ФИПИ
Шарик из фольги висит между пластинами и после первого касания начинает мотаться туда-сюда: коснулся заряженной пластины — оттолкнулся, полетел к заземлённой, коснулся её — притянулся обратно, и так по кругу.
Когда шарик касается ПОЛОЖИТЕЛЬНО заряженной пластины, он заряжается тем же знаком (положительно) и отталкивается от неё — летит к заземлённой пластине, неся положительный заряд.
Когда шарик касается ЗАЗЕМЛЁННОЙ пластины, весь его заряд просто стекает в землю — шарик становится полностью нейтральным (заряд равен нулю). При этом он всё равно притягивается обратно к заряженной пластине — нейтральные тела всегда притягиваются к заряженным за счёт наведённого (индуцированного) заряда на ближней стороне.
Значит: летя к положительной пластине (после касания заземлённой), шарик несёт нулевой заряд, а летя к заземлённой пластине (после касания положительной) — несёт положительный заряд. Это в точности утверждение 3 — оно верно.
Каждый перелёт шарика уносит маленькую порцию заряда с положительной пластины на землю — конденсатор понемногу разряжается. Раз он отключён от источника, суммарный заряд на пластинах со временем падает, а вместе с ним падает и напряжение $U=\dfrac{Q}{C}$ между пластинами. Утверждение 5 верно.
Геометрия пластин (расстояние, площадь) от полёта шарика не меняется — значит и ёмкость конденсатора остаётся прежней. Утверждение 4 неверно.
Утверждения 1 и 2 описывают заряд шарика как то отрицательный, то положительный — но шарик никогда не заряжается отрицательно (он либо нейтрален, либо заряжен положительно, как и пластина, от которой он последний раз оттолкнулся). Оба неверны.