ВсОШ 2005, Зонален етап, 9–11 клас — Задача 10.5. «Электростатический» двигатель
XXXIX Всероссийская олимпиада школьников по физике. Окружной этап. Теоретический тур
Внимание: Бележка към темата
Скан брошюры: у левого края некоторых страниц (условия 11 класса и решения) обрезаны начальные буквы строк; обрезанные фрагменты восстановлены по смыслу, неочевидные восстановления отмечены квадратными скобками.
Условие
Тонкая гибкая замкнутая лента, состоящая из проводящих пластин шириной , разделенных изолирующими промежутками шириной (), с помощью шкивов приведена в соприкосновение с обкладками плоского конденсатора (рис. 4). Расстояние между обкладками равно (), ширина ленты . Конденсатор подключили к батарее, создающей напряжение между обкладками. С помощью внешнего воздействия шкивы провернули на несколько оборотов, после чего воздействие устранили, а лента продолжила движение с установившейся скоростью . Считайте, что трение есть только между лентой и нижней обкладкой.

1. Какой ток протекает через батарею?
2. Какую мощность затрачивает батарея при движении ленты?
3. Какая сила трения действует на ленту?
Отговори
- 1.
- 2.
- 3.
Решение
- Напряженность поля в конденсаторе . Во время касания ленты и пластин конденсатора на ленту переходит заряд с такой же поверхностной плотностью, какая была на пластинах конденсатора:
Погонный заряд ленты
Переносимый лентой заряд создает ток
- Мощность батареи
- Поскольку скорость ленты не изменяется, то мощность суммарной силы трения по абсолютной величине равна мощности батареи, откуда
Справочные данные
| Величина | Значение |
|---|---|
| Скорость света в вакууме | м/с |
| Постоянная Планка | Дж·с |
| Гравитационная постоянная | Н·м²/кг² |
| Элементарный заряд | Кл |
| Электрическая постоянная | Ф/м |
| Магнитная постоянная | Гн/м |
| Постоянная Стефана-Больцмана | Вт/(м²·К⁴) |
| Масса электрона | кг |
| Атомная единица массы | 1 а.е.м. кг |
| Универсальная газовая постоянная | Дж/(кмоль·К) |
| Постоянная Авогадро | кмоль⁻¹ |
| Постоянная Больцмана | Дж/К |
| Абсолютный нуль температур | °C |
| Ускорение свободного падения (стандартное) | м/с² |
| Атмосферное давление (нормальное) | Па |
| Средняя молярная масса воздуха | кг/кмоль |
| Масса Солнца | кг |
| Радиус Солнца | м |
| Расстояние от Солнца до Земли (среднее), астр. единица | м |
| Масса Земли | кг |
| Радиус Земли (экваториальный) | м |
| Расстояние от Земли до Луны (среднее) | м |
| Масса Луны | кг |
| Радиус Луны (средний) | м |
| Молярная масса воды | кг/кмоль |
| Плотность воды (при 4°C) | 1000 кг/м³ |
| Плотность льда (при 0°C) | 917 кг/м³ |
| Теплоемкость льда | Дж/(кг·°C) |
| Теплота плавления льда | Дж/кг |
| Теплоемкость воды | Дж/(кг·°C) |
| Теплота парообразования воды | Дж/кг |
Оригинал в Архива: ok05T.pdf