Задачи › Проводящие сферы, заземление

Заряженный шарик и датчик напряжённости электрического поля

  1. Заряженный шарик и датчик напряжённости электрического поля

    Интернет-олимпиада 2017/18, 11 кл.
    6/10

    Имеется рельс, линейка, два одинаковых маленьких проводящих шарика (в правом нижнем углу) и высоковольтный блок питания: потенциал на его верхней клемме равен \(V_1=+33{,}4\) кВ, а на средней — некоторому значению \(V_2\). Кроме того, имеется датчик напряжённости электрического поля, реагирующий только на величину (по модулю) поля в его центре, но не на направление этого поля. Он закреплён на подставке, находящейся в правой части рельса, и показан маленьким красным кружком.

    Рисунок

    Определите:

    1. напряжённость поля \(E_1\), которую бы показал датчик, если бы центр шарика, заряженного от верхней клеммы, находился от него на расстоянии \(L_1=5\) см;

    2. заряд \(Q_1\) шарика, заряженного от верхней клеммы;

    3. заряд \(Q_2\) шарика, заряженного от средней клеммы.

    Значение \(E_1\) определите с точностью не хуже чем доли процента, заряды — не хуже чем до сотых. В промежуточных вычислениях сохраняйте не менее 4 значащих цифр. Постоянная в законе Кулона \(K=\dfrac{1}{4\pi\varepsilon_0}=9\cdot10^9\) Н·м\(^2\)/Кл\(^2\), а поле вне заряженного шарика в данном задании можно считать соответствующим полю такого же точечного заряда, расположенного в центре шарика. Напоминаем, что \(1\) нКл\(=10^{-9}\) Кл. Поверхность стола в месте, где лежат шарики, проводящая, поэтому если шарик положить на стол, он сразу разряжается.

    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Подсказка

    Напряжённость поля точечного заряда \(E=KQ/r^2\); заряды шариков найдите, сравнивая показания датчика на известных расстояниях от шариков с потенциалами клемм.

    Ответ

    1) \(E_1 = 66800 \pm 250\) В/м;  2) \(Q_1 = 18{,}555 \pm 0{,}05\) нКл;  3) \(Q_2 = -10{,}5 \pm 0{,}04\) нКл.

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи