Тип 21 № 10087 
Молекулярная физика−электродинамика. Качественная задача. Электричество и магнетизм
i
Две плоские пластины конденсатора, закрепленные на изолирующих штативах, расположили на небольшом расстоянии друг от друга и соединили одну пластину с заземленным корпусом, а другую — со стержнем электрометра (см. рис.). Затем пластину, соединенную со стержнем электрометра, зарядили. Объясните, опираясь на известные Вам законы, как изменяются показания электрометра при сближении пластин. Отклонение стрелки электрометра пропорционально разности потенциалов между пластинами. Емкость электрометра пренебрежимо мала.
Решение. 1. Заряд Q, сообщенный пластине, соединенной со стержнем электрометра, распределяется так, что их потенциалы оказываются одинаковыми. При этом практически весь заряд Q оказывается на пластине.
2. На заземленном корпусе электрометра и второй пластине возникают индуцированные заряды противоположного знака, при этом заряд пластины равен Q по модулю.
3. Разность потенциалов между пластинами 
4. Емкость плоского воздушного конденсатора прямо пропорциональна площади обкладок и обратно пропорциональна расстоянию d между пластинами: 
Следовательно, уменьшение расстояния между пластинами приведет к увеличению емкости.
5. Суммарный заряд стержня электрометра и соединенной с ним пластины не изменяется, так как эта система тел электроизолирована. Разность потенциалов между пластинами после сближения уменьшится, что приведет к уменьшению угла отклонения стрелки электрометра.
Ответ: угол отклонения стрелки электрометра уменьшится.
Спрятать критерииКритерии проверки:| Критерии оценивания выполнения задания | Баллы |
|---|
| Приведено полное правильное решение, включающее правильный ответ, и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием наблюдаемых явлений и закономерностей. | 3 |
| Дан правильный ответ, и приведено объяснение, но в решении имеются один или несколько из следующих недостатков. В объяснении не указано или не используется одно из физических явлений, свойств, определений или один из законов (формул), необходимых для полного верного объяснения. (Утверждение, лежащее в основе объяснения, не подкреплено соответствующим законом, свойством, явлением, определением и т. п.) И (ИЛИ) Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но в них содержится один логический недочет. И (ИЛИ) В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения (не зачеркнуты; не заключены в скобки, рамку и т. п.). И (ИЛИ) В решении имеется неточность в указании на одно из физических явлений, свойств, определений, законов (формул), необходимых для полного верного объяснения. | 2 |
| Представлено решение, соответствующее одному из следующих случаев. Дан правильный ответ на вопрос задания и приведено объяснение, но в нем не указаны два явления или физических закона, необходимых для полного верного объяснения. ИЛИ Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца. ИЛИ Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, приводящие к ответу, содержат ошибки. ИЛИ Указаны не все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеются верные рассуждения, направленные на решение задачи. | 1 |
| Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла. | 0 |
| Максимальный балл | 3 |
Ответ: угол отклонения стрелки электрометра уменьшится.
Ошибка в пункте 2. На заземленную пластину не индуцируется заряд -Q. Так как если предположить, что на двух пластинах равные по модулю противоположенные заряды, распределенные равномерно, то нулевой потенциал будет по середине между пластинами (если нужно, то смогу это доказать). Но нулевой потенциал должен быть на заземленной пластине. Поэтому на заземленную пластину не будет индуцироваться противоположенный по модулю заряд, и вообще не факт, что заряд на пластинах будет распределен равномерно.
Потенциал определяется с точностью до произвольной постоянной. Её часто выбирают так, чтобы потенциал обращался в ноль на бесконечности. В этом случае в центре уединённого заряженного плоского конденсатора будет нулевой потенциал, а на обкладках — ненулевые. А можно считать потенциал Земли равным нулю, тогда на заземлённой обкладке будет нулевой потенциал, а в середине и на другой обкладке (и на бесконечности) — ненулевые.