20

Решение: Конденсатор при изменении расстояния

ЕГЭ · Физика · Задание 20 · Электростатика и конденсаторы
ПовышеннаяФИПИ675443Несколько вариантов≈ 4 минутыРазбор в 6 шаговОтвет сверен с ключом
Условие

Плоский воздушный конденсатор ёмкостью $C_0$, подключённый к источнику постоянного напряжения, состоит из двух металлических пластин, находящихся на расстоянии $d_0$ друг от друга. Расстояние между пластинами меняется со временем так, как показано на графике.

Открыть задачу и решить самому
Дальше ответЕсли ещё решаете — начните с подсказок: они ведут к ответу, но не выдают его.
К подсказкам

Решение по шагам

6 шагов
1

Конденсатор подключён к источнику постоянного напряжения, поэтому напряжение $U$ между пластинами постоянно.

2

В интервале от $t_1$ до $t_4$ расстояние между пластинами уменьшается. Для плоского воздушного конденсатора $C=\dfrac{\varepsilon_0 S}{d}$, поэтому ёмкость возрастает.

3

При постоянном напряжении заряд увеличивается, поскольку $q=CU$. Следовательно, утверждение 1 верно.

4

Энергия конденсатора при постоянном напряжении определяется формулой $W=\dfrac{CU^2}{2}$, поэтому при увеличении ёмкости она возрастает, а не равномерно уменьшается.

5

Напряжённость поля равна $E=\dfrac{U}{d}$. При уменьшении расстояния $d$ она возрастает, поэтому утверждения 3 и 5 неверны.

По графику при $t=0$ расстояние равно $d_0$, а при $t=t_4$ — $\dfrac{d_0}{5}$. Поэтому $\dfrac{C_4}{C_0}=\dfrac{d_0}{d_0/5}=5$.

Ответ
14
14
так ответ выглядит в бланке

Где здесь ошибаются

Считать, что при постоянном напряжении заряд конденсатора остаётся постоянным.

Использовать зависимость энергии $W=\dfrac{q^2}{2C}$, не учитывая, что при подключённом источнике постоянным является напряжение.

Неверно определить по графику отношение расстояний между пластинами.

Закрепить приёмВ теме «Электростатика и конденсаторы» ещё 120 задач — с ответом и таким же разбором.
Тренироваться

Как решать задание 20 ЕГЭ, физика

Разбор этой задачи разложен на 6 шагов: видно, откуда берётся каждое число и где теряется балл. Ответ приведён рядом с выкладками, а не вместо них.

Задача из темы «Электростатика и конденсаторы»: в ней 121 задача, и у каждой есть такой же разбор. Регистрация не нужна.