Номер 1251, страница 284 - гдз по физике 10 класс сборник задач Дорофейчик, Белая

1251. Пластины плоского воздушного заряженного конденсатора подключены к электрометру. Почему показания электрометра уменьшаются, если в пространство между пластинами внести зажженную спичку?

Электрометр, подключенный к пластинам конденсатора, измеряет разность потенциалов (напряжение) $U$ между ними. Напряжение на конденсаторе связано с его зарядом $Q$ и электроемкостью $C$ соотношением $U = Q/C$. Поскольку конденсатор заряжен и отключен от источника (подключен только к электрометру, который имеет очень высокое сопротивление), заряд $Q$ на его пластинах можно считать постоянным до внесения спички.

Когда в пространство между пластинами вносят зажженную спичку, пламя сильно нагревает и ионизирует воздух. Ионизация — это процесс образования положительных и отрицательных ионов, а также свободных электронов. В результате воздух, который в обычных условиях является хорошим диэлектриком, становится проводником электрического тока.

Наличие проводящей среды между пластинами приводит к тому, что под действием электрического поля конденсатора начинается направленное движение заряженных частиц: положительные ионы движутся к отрицательной пластине, а отрицательные ионы и электроны — к положительной. Этот процесс представляет собой электрический ток через воздух, который приводит к нейтрализации зарядов на пластинах, то есть к разрядке конденсатора.

Вследствие разрядки заряд $Q$ на пластинах конденсатора уменьшается. Так как емкость $C$ конденсатора при этом не изменяется, напряжение между пластинами $U = Q/C$ также уменьшается. Электрометр фиксирует это уменьшение напряжения, поэтому его показания падают.

Ответ: Пламя зажженной спички ионизирует воздух между пластинами, делая его электропроводным. Это приводит к разрядке конденсатора — уменьшению его заряда. Согласно формуле $U = Q/C$, уменьшение заряда вызывает пропорциональное уменьшение напряжения между пластинами, что и показывает электрометр.