Задачи › Проводящие сферы, заземление

Серебро и золото

  1. Серебро и золото

    «Покори Воробьёвы горы!» 2018/19, 7–9 кл.
    6/10

    Три 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
    Подсказка

    Все 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.

    Решение

    В 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.

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи