Решение

Республиканская олимпиада 2023 10 класс № 2

Если заряд сферы равен , то ее потенциал равен

Где . Поэтому разность потенциалов между кольцами равна

Тогда электрический заряд каждого кольца равен (из определения емкости конденсатора):

2. Так как верхний сосуд заземлен, то потенциал всех его точек (в том числе и капель) равен нулю. Потенциал капли равен сумме потенциалов поля, создаваемых зарядом на ближайшем кольце, и поля, создаваемого зарядом на самой капле. Потенциал поля кольца в точке нахождения капли легко определить, используя принцип суперпозиции:

Такой же по модулю (но противоположный по знаку) потенциал создается зарядом на капле

Приравнивая эти выражения, находим заряд капли

Из этой формулы следует, что безразмерный коэффициент пропорциональности между зарядом капли и зарядом сосуда равен

3. Пусть после попадания капель заряд сосуда равен , тогда после падения очередной капли заряд сосуда станет равным

Из этого выражения следует, что заряд сосуда возрастает в геометрической прогрессии, поэтому