Задачи › Проводящие сферы, заземление

Заряд шарика и расстояние до датчика напряжённости электрического поля

  1. Заряд шарика и расстояние до датчика напряжённости электрического поля

    Интернет-олимпиада 2018/19, 11 кл.
    6/10

    Имеется рельс, линейки, маленький серый проводящий шарик (в правом нижнем углу), фиолетовый шарик (справа от серого) и высоковольтный блок питания: потенциал на его верхней клемме равен \(V_1=31\) кВ, а на средней — некоторому значению \(V_2\). Кроме того, имеется датчик напряжённости электрического поля, реагирующий только на величину поля в его центре, но не на направление этого поля. Он закреплён на подставке, находящейся в правой части рельса, и показан маленьким красным кружком. Диаметр серого шарика \(d=1{,}72\) см. Шарики можно заряжать, прикоснувшись к клеммам высоковольтного блока питания или к другому шарику, и разряжать, прикоснувшись к клемме «Земля» или положив на стол.

    Рисунок

    Определите:

    1. Начальное расстояние \(X\) между подставками для серого шарика и датчика (расстояние по горизонтали между вертикальными линиями, проходящими через центры подставок).

    2. Заряд \(Q_1\) серого шарика, если его зарядить от клеммы с напряжением \(V_1\).

    3. Напряжение \(V_2\).

    Все величины указывайте с точностью не хуже чем до сотых. В промежуточных вычислениях сохраняйте не менее 4 значащих цифр. Постоянная (коэффициент пропорциональности) в законе Кулона \(K=\dfrac{1}{4\pi\varepsilon_0}=9\cdot10^9\) Н\(\cdot\)м\(^2\)/Кл\(^2\), где \(\varepsilon_0=8{,}85\cdot10^{-12}\) Ф/м. Напоминаем, что \(1\) нКл \(=10^{-9}\) Кл.

    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Подсказка

    Потенциал проводящего шарика радиуса \(R\) с зарядом \(Q\) равен \(KQ/R\) вне шарика; заряженный шарик, поднесённый к датчику, создаёт поле \(KQ/r^2\) на расстоянии \(r\) от центра.

    Ответ

    1) \(X = 42{,}7 \pm 0{,}1\) см;  2) \(Q_1 = 29{,}6 \pm 0{,}3\) нКл;  3) \(V_2 = 18{,}9 \pm 0{,}1\) кВ.

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи