Тип 21 № 7873 
Молекулярная физика−электродинамика. Качественная задача. Электричество и магнетизм
i
Воспользовавшись оборудованием, представленным на рис. 1, учитель собрал модель плоского конденсатора (рис. 2), зарядил нижнюю пластину положительным зарядом, а корпус электрометра заземлил. Соединенная с корпусом электрометра верхняя пластина конденсатора приобрела отрицательный заряд, равный по модулю заряду нижней пластины. После этого учитель сместил одну пластину относительно другой не изменяя расстояния между ними (рис. 3). Как изменились при этом показания электрометра (увеличились, уменьшились, остались прежними)? Ответ поясните, указав, какие явления и закономерности вы использовали для объяснения. Показания электрометра в данном опыте прямо пропорциональны разности потенциалов между пластинами конденсатора.
Решение. Стрелка и стержень, соединенные с пластиной, но изолированные от корпуса электрометра, заряжаются положительно, в результате взаимодействия стрелка отклоняется на некоторый угол.
Нижняя пластина создает вокруг себя электрическое поле, под действием которого в верхней пластине и металлическом корпусе электрометра происходит перераспределение зарядов, которое длится до тех пор, пока поверхности пластин не станут эквипотенциальными. В результате перераспределения зарядов верхняя пластинка заряжается отрицательно. Таким образом, заряды пластин становятся одинаковыми по модулю, но противоположными по знаку.
Система из двух заряженных пластин образует конденсатор емкостью 
Поскольку расстояние между пластинами d и диэлектрическая проницаемость воздуха 
не изменились, а перекрываемая площадь пластин S уменьшилась, то и емкость конденсатора уменьшилась.
С другой стороны емкость конденсатора равна 
Поскольку заряд на пластинах конденсатора остается постоянным, емкость уменьшается, то разность потенциалов между обкладками конденсатора увеличивается.
По условию задачи разность потенциалов пропорциональна показаниям электрометра, то при увеличении напряжения увеличивается угол отклонения стрелки. Показания электрометра увеличились.
Спрятать критерииКритерии проверки:| Критерии оценивания выполнения задания | Баллы |
|---|
| Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла. | 0 |
| 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 |
| 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 |
| Приведено полное правильное решение, включающее правильные объяснения и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием наблюдаемых явлений и законов. | 3 |
| Максимальный балл | 3 |
