Серебро и золото
6/10Три одинаковых серебряных шара разместили на изолирующих подставках таким образом, что их центры образовывали правильный треугольник, соединили тонкими изолированными проводами и зарядили от источника постоянного напряжения. Потом их аккуратно разъединили, убрали провода и разнесли на расстояния, значительно превышающие их диаметр. Небольшим золотым шариком на изолирующей ручке по очереди коснулись на некоторое время каждого из трёх шаров. После этого на золотом шарике, который до первого касания не был заряжен, оказался заряд \(q = 15{,}5\) мкКл, а на том серебряном шаре, которого коснулись третьим, – заряд \(Q_3 = 62\) мкКл. Какие заряды остались на двух других серебряных шариках?
▶Показать разборСкрыть разбор
ПодсказкаВсе три серебряных шара получили одинаковый заряд \(Q\). При каждом касании суммарный заряд делится между золотым и серебряным шарами в одном и том же отношении \(\alpha\).
Ответ\(Q_1 = 50\) мкКл и \(Q_2 = 60\) мкКл.
РешениеВ силу симметрии все три серебряных шара получают одинаковый заряд \(Q\). Пусть \(\alpha\) — доля общего заряда, оказывающаяся у золотого шарика при каждом касании. После первого касания \(q_1 = \alpha Q\), \(Q_1 = (1-\alpha)Q\); после второго \(q_2 = \alpha(1+\alpha)Q\), \(Q_2 = (1-\alpha^2)Q\); после третьего \(q_3 = \alpha(1+\alpha+\alpha^2)Q = q\), \(Q_3 = (1-\alpha^3)Q\). Отсюда \(\dfrac{q}{Q_3} = \dfrac{\alpha}{1-\alpha}\), \(\alpha = \dfrac{q}{Q_3+q} = 0{,}2\), \(Q = \dfrac{Q_3}{1-\alpha^3} = 62{,}5\) мкКл. Тогда \(Q_1 = (1-\alpha)Q = 50\) мкКл и \(Q_2 = (1-\alpha^2)Q = 60\) мкКл.
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.