Решение

Городская олимпиада (3-й этап) 2003 11 класс № 3

Перенос заряда между платинами осуществляется пылинками, которые заряжаются (и перезаряжаются) при соприкосновении с пластинами. Величину заряда пылинки можно найти из условия равенства потенциала шарика и пластины

При оговоренных условиях пылинки будут двигаться равноускоренно, при чем максимальная их скорость может быть найдена из закона сохранения энергии

Тогда средняя скорость движения пылинок (учитывая, что начальная скорость равна нулю, а ускорение постоянно) определяется выражением

Следовательно, плотность тока между пластинами равна

наконец, искомое значение силы тока

Отметим, что для рассматриваемой системы закон Ома не выполняется. Этот же результат может быть получен из следующих рассуждений: Сила тока, по определению, равна , где - время пролета пылинки от одной пластины до другой, которое находится из следующих соотношений , что приводит к той же формуле (5).

Для оценки времени разрядки выразим заряд пластины через напряжение между обкладками . Уменьшение напряжение на процентов, соответствует такому же уменьшению заряда на пластинах. Следовательно за искомое время , электрический ток должен «перенести» заряд , что приводит к уравнению

из которого определяем время уменьшения заряда (заметим, что изменение заряда мало, поэтому напряжение можно считать постоянным и равным напряжению батареи):