НОФ 2017, III кръг (национален), 10–12 клас — Задача 3. Кондензатори

Национална олимпиада по физика 2017, национален кръг, тема върху учебно съдържание за 10.–12. клас · 10 април 2017 г. · 15 т.

Условие

Част А Пет кондензатора с еднакви капацитети $C_0$ са свързани по начина, показан на схемата вляво. Намерете еквивалентния електричен капацитет $C$ между краищата на тази верига. Начертайте еквивалентната схема, от която сте определили капацитета. [3 т.]

Част Б а) Плосък кондензатор е разположен в постоянно външно електрично поле, чийто интензитет има големина $E_0 = 20\ \mathrm{kV/m}$, както е показано на фигурата вляво. Площта на електродите на кондензатора е $S = 100\ \mathrm{cm^2}$, а разстоянието между тях е $d = 0{,}5\ \mathrm{mm}$. Между клемите на кондензатора е подадено неизвестно напрежение $U$. Диелектричната проницаемост на вакуума е $\varepsilon_0 = 8{,}85 \cdot 10^{-12}\ \mathrm{F/m}$.

а) Сумарната електростатична сила, която действа на дясната плоча на кондензатора, е насочена наляво и е с големина $F = 30\ \mathrm{\mu N}$. На колко е равен зарядът $q$ върху дясната плоча? [4,5 т.]

Част Б б) Като използвате резултата, получен в предната подточка, намерете напрежението $U$. [2 т.]

Част Б в) Източникът на напрежение е откачен от кондензатора. След това кондензаторът е завъртян по такъв начин, че неговите плочи си разменят местата, като отново са перпендикулярни на външното електрично поле. На колко е равно напрежението $U'$ между електродите на кондензатора след завъртането? [2,5 т.]

Част Б г) Намерете извършената работа $A$ при завъртането на кондензатора. [3 т.]

Отговори

Решение

---

Оригинал в Архива: NOF3_2017_10-12problems.pdf · официални решения: NOF3_2017_10-12solutions.pdf