Тема . №14 Электродинамика (анализ физических процессов - выбор верных утверждений)

.01 Электрическое поле. Электростатика

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела №14 электродинамика (анализ физических процессов - выбор верных утверждений)
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#112693

Обкладки плоского воздушного конденсатора представляют собой квадратные пластинки со сторонами а = 10 см. Расстояние между обкладками d = 2 мм. Конденсатор подключён к постоянному напряжению U = 100 В. B пространство между обкладками конденсатора на расстоянии d/4 от одной из обкладок внесли металлическую пластинку толщиной d/2 и с той же площадью, что у обкладок.

PIC

Из приведённого ниже списка выберите все верные утверждения. В ответе укажите их номера. Электрическую постоянную 𝜀0  принять равной 8,85⋅10−12  Ф/м.
1) Если металлическую пластину сместить ближе к одной из обкладок конденсатора, по-прежнему не касаясь её, то ёмкость конденсатора увеличится по сравнению со случаем начального положения пластинки.
2) Энергия электрического поля в конденсаторе увеличилась после того, как внесли металлическую пластинку.
3) После того как внесли металлическую пластинку, заряд конденсатора не изменился.
4) После того как внесли металлическую пластинку, ёмкость конденсатора уменьшилась.
5) До внесения металлической пластины заряд конденсатора был больше 4 нКл.

Источники: ЕГКР 2025

Показать ответ и решение

1) Н еверно
Внося металлическую пластину в конденсатор, мы буквально разбиваем его на два последовательно соединенных конденсатора с меньшим расстоянием между обкладками. Пусть толщина одной воздушной прослойки x, а другой - y. Тогда суммарная емкость будет считаться следующим образом:

1-=  1-+ -1-= -x-+ -y- = x+-y-→ C = -𝜀0S--
C0   C1  C2   𝜀0S  𝜀0S    𝜀0S        x+ y

Видим, что итоговая емкость зависит от суммы размеров зазоров. Т.е. если пластину сместить вбок, то емкость не изменится.
2) В ерно
Емкость получившейся системы C = -𝜀0S-, x +y = d
    x+ y         2  (см.п.1), т.е. получившаяся система имеет емкость вдвое большую, чем конденсатор без пластины. Напряжение на обкладках конденсатора не менялось, т.к. он подключен к постоянному напряжению. Тогда из формулы для энергии конденсатора     CU2
W = --2-  делаем вывод, что энергия увеличилась в два раза за счет увеличения емкости в два раза.
3) Н еверно
Заряд конденсатора равен q =CU  . Т.к. емкость увеличилась, а напряжение не изменилось (см.п.2), заряд увеличился.
4) Н еверно
Емкость конденсатора увеличилась (см.п.2).
5) В ерно
q =CU  = 𝜀0a2U = 8,85⋅10−12⋅0,12100= 4,4⋅10−9 К л= 4,4 нКл
          d         2 ⋅10−3

Ответ: 25

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное онлайн-обучение

Для школьников из приграничных территорий России, проживающих в ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Курской, Брянской областях и Крыму.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ, ОГЭ и олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!