Question

Для оценки заряда, накопленного воздушным конденсатором, используется устройство, в котором лёгкий шарик из оловянной фольги подвешен на изолирующей нити между двумя пластинами конденсатора. Одна пластина заземлена, другая заряжена положительно. После зарядки конденсатор отсоединён от источника, и шарик начинает колебаться, поочередно касаясь обеих пластин.

![](image)

Выберите все верные 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.

![Рисунок](https://afb4a530-22b8-416e-b47b-cdbbbe63bf2f.selstorage.ru/files/im0ocOtvwjWSdgTeGSV7VskCyJSplmD30EdPtqMo.jpg)

Accepted Answer

25

Answer

Идея решения: проследить процесс перезарядки шарика при каждом касании пластин и определить, как меняются параметры конденсатора при уменьшении заряда.

**Анализ зарядки шарика:**

Изначально конденсатор заряжен и отключен от источника, поэтому общий заряд системы сохраняется: $q_{	ext{общ}} = 	ext{const}$.

При первом касании положительно заряженной пластины шарик приобретает положительный заряд. Затем, двигаясь к заземлённой пластине (потенциал которой равен нулю), шарик теряет положительный заряд и становится отрицательно заряженным. При следующем касании положительной пластины шарик вновь приобретает положительный заряд, но меньший, чем в начале.

Таким образом:
- При движении к заземлённой пластине шарик заряжен отрицательно (притягивается к положительной пластине).
- При движении к положительной пластине шарик заряжен положительно (отталкивается от неё).

**Утверждение 1** верно.

**Утверждение 2** неверно (противоположно верному).

**Утверждение 3** неверно (шарик не имеет нулевого заряда в указанные моменты).

**Анализ ёмкости и напряжения:**

Расстояние между пластинами остаётся неизменным (шарик колеблется между ними), поэтому ёмкость конденсатора не меняется:

$$C = \frac{\varepsilon_0 \varepsilon S}{d} = 	ext{const}$$

**Утверждение 4** неверно.

При каждом цикле колебаний часть заряда теряется (переходит на шарик и рассеивается). Общий заряд на пластинах конденсатора уменьшается, следовательно, напряжение между ними также уменьшается:

$$U = \frac{q}{C}$$

где $q$ — убывающий заряд на пластинах, $C$ — постоянная ёмкость.

**Утверждение 5** верно.

Задание №14Электродинамика: поля и токиЕГЭ по физике