
В лаборатории есть незаряженный плоский воздушный конденсатор с квадратными пластинами. Площадь каждой его пластины S = 300 см2, а расстоянием между ними очень мало. В некоторый момент одной пластине сообщили заряд q1 = − 0,4 мкКл, а другой — заряд q2 = − 0,6 мкКл. Найдите установившееся значение модуля напряженности электрического поля между первой и второй пластинами конденсатора.
Решение. 1. Из принципа суперпозиции электрических полей следует, что напряженность поля между пластинами конденсатора равна сумме напряженностей полей, создаваемых одной и другой пластинами: В нашем случае проекция суммарного поля на ось, направленную от первой пластины с зарядом q1 < 0 ко второй, с зарядом q2 < 0, будет равна E = E1 − E2 > 0, поскольку оба поля направлены к соответствующей пластине, поле второй пластины направлено навстречу полю первой пластины и
2. Как следует из условия, размеры пластин много больше расстояния между ними, поэтому можно пренебречь искажениями поля вблизи краев пластин и считать поле внутри конденсатора однородным, а его напряженность — равной по модулю
3. Связь разности потенциалов в плоском конденсаторе емкостью
зарядами
на его пластинах имеет вид
а напряженность поля равна сумме одинаковых напряженностей полей от каждой из пластин:
Отсюда напряженность поля одной пластины равна Здесь d — расстояние между пластинами, а
где k — коэффициент пропорциональности в законе Кулона.
4. Таким образом, в нашем случае:
5. Подставляя численные данные из условия, получаем с учетом того, что:
Ответ:
| Критерии оценивания выполнения задания | Баллы |
|---|---|
| Приведено полное решение, включающее следующие элементы: I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном случае: принцип суперпозиции электрических полей, связь напряженности поля и разности потенциалов для однородного электростатического поля, формулы для электроемкости плоского конденсатора и связи заряда с разностью потенциалов на конденсаторе); II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин (за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в условии задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при написании физических законов); III) представлены необходимые математические преобразования и расчеты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями); IV) представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины. | 2 |
| Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены преобразования, направленные на решение задачи, но имеется один или несколько из следующих недостатков. Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объеме или отсутствуют. И (ИЛИ) В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения и не зачеркнуты. И (ИЛИ) В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) в математических преобразованиях/вычислениях пропущены логически важные шаги. И (ИЛИ) Отсутствует пункт IV, или в нем допущена ошибка (в том числе в записи единиц измерения величины). | 1 |
| Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок | 0 |
| Максимальный балл | 2 |
PDF-версии: