Заряд третьего шарика
6/10Три небольших одинаковых металлических шарика расположили правильным треугольником. Вся система находится в вакууме. Шарики поочередно по одному разу соединяют с удаленным проводником, потенциал которого поддерживается постоянным. В результате на первом шарике оказывается заряд, равный \(Q_1\), а на втором — заряд, равный \(Q_2\). Определите заряд третьего шарика.
▶Показать разборСкрыть разбор
Ответ\(Q_3 = \dfrac{Q_2^2}{Q_1}\).
РешениеПотенциал первого шарика после соединения его с удаленным проводником равен \[\varphi_1 = \dfrac{Q_1}{4\pi\varepsilon_0 r},\] где \(r\) — радиус шарика. На втором шарике при соединении его с проводником появится заряд \(Q_2\), а его потенциал будет определяться зарядами \(Q_1\) и \(Q_2\): \[\varphi_2 = \dfrac{Q_2}{4\pi\varepsilon_0 r} + \dfrac{Q_1}{4\pi\varepsilon_0 R},\] \(R\) — расстояние между шариками. Аналогично потенциал третьего шарика \(\varphi_3\) будет: \[\varphi_3 = \dfrac{Q_3}{4\pi\varepsilon_0 r} + \dfrac{Q_2}{4\pi\varepsilon_0 R} + \dfrac{Q_1}{4\pi\varepsilon_0 R}.\] Так как все шарики соединялись с одним и тем же проводником, имеющим постоянный потенциал, то \[\varphi_1 = \varphi_2 = \varphi_3.\] Из полученных уравнений находим \[Q_3 = \dfrac{Q_2^2}{Q_1}.\]
Похожие задачи
- Соки земли СПбГУ 2011/12, 11 кл.
- Заряд внутри проводящей сферы МОШ 2015/16, 11 кл.
- Принесенные ветром СПбГУ 2015/16, 11 кл.
- Заземление внутренней сферы МОШ 2016/17, 11 кл.
- Потенциал концентрических сфер Курчатов 2017/18, 11 кл.
- Заземлённый шар в сфере с диэлектриком Курчатов 2021/22, 11 кл.