Задание №90146. Обкладки плоского воздушного конденсатора представляют собой

Задание №90146 ЕГЭ Физике

Условие задания #90146

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.

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.

Ответ

Ответ:

Решение

1) Неверно
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) Верно
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) Неверно
Заряд конденсатора равен $q =CU$ . Т.к. емкость увеличилась, а напряжение не изменилось (см.п.2), заряд увеличился.
4) Неверно
Емкость конденсатора увеличилась (см.п.2).
5) Верно
$q =CU = 𝜀0a2U = 8,85⋅10−12⋅0,12100= 4,4⋅10−9 К л= 4,4 нКл d 2 ⋅10−3$

Понятно ли решение?

Авторизуйся, чтобы посмотреть решение

Активируй TG-бот через QR-код или по кнопке
Введи код авторизации из TG-бота

Активировать TG-бот

Задание №87060 Задание №86734 Задание №44575 Задание №44576 Задание №81253 Задание №32721 Задание №32350 Задание №33044 Задание №39401 Задание №80561 Задание №33265 Задание №86919 Задание №50621 Задание №39393 Задание №33305

Бесплатно

Скачивай наш Тренажер ЕГЭ на iPhone или Android и тренируйся в любое время и в любом месте!