Задачи › Заряженные плоскости и пластины

Отрыв пластинки от шарика

  1. Отрыв пластинки от шарика

    Белорусская 1991/92, заключительный этап, 10 кл. · №24401

    10-2. Пластилиновый шарик радиусом \(R\) равномерно в один слой покрыт соприкасающимися маленькими металлическими пластинками. Поверхности шарика сообщают электрический заряд \(Q\). При этом одна из пластинок отрывается от шарика. Найдите ее ускорение в момент отрыва. Масса пластинки \(m\), ее площадь \(S\), диэлектрическая проницаемость пластилина \(\varepsilon\).

    ▶ПодсказкаСкрыть: подсказка
    Подсказка

    Поле у поверхности шара создают все заряды вместе; на саму пластинку действует поле без её собственного вклада, то есть половина поля у поверхности.

    ▶ОтветСкрыть: ответ
    Ответ

    \(a=\dfrac{Q^2S}{32\pi^2\varepsilon_0 mR^4}\); диэлектрическая проницаемость пластилина в ответ не входит.

    ▶РешениеСкрыть: решение
    Решение

    10-2. Оторвавшаяся пластинка находится в электрическом поле напряженности

    \[E = \frac{E_{0}}{2} = \frac{Q}{8 \pi \varepsilon_{0} R^{2}},\]

    где \(Q, R\) — заряд и радиус шарика, \(E_{0}\) — поле целого шарика (мы учли поле самой пластинки). Следовательно, ускорение оторвавшейся пластинки будет направлено по радиусу от центра шара и равно

    \[a = \frac{F}{m} = \frac{Q' E}{m} = \frac{Q^{2} S}{32 \pi^{2} \varepsilon_{0} m R^{4}},\]

    где учтено, что заряд пластинки \(Q' = \frac{S}{4 \pi R^{2}} Q\).

    Диэлектрическая проницаемость пластилина в ответ не входит.

    Прочитали решение — спросите себя, как можно было до этого додуматься. А через день-два решите задачу заново, не подглядывая.

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиНашли ошибку?

Похожие задачи