У маленького шарика массой 0,05 г и зарядом 4,2 нКл, который висит на тонкой шёлковой нити между вертикальными пластинами заряженного конденсатора, нить отклоняется от вертикали на угол 10°. Какова разность потенциалов на пластинах конденсатора, если расстояние между ними составляет 2 см, а ускорение свободного падения равно 10 м/с2?

Физика 10 класс Электрические поля и силы физика заряд конденсатор разность потенциалов угол отклонения масса шарика расстояние между пластинами ускорение свободного падения Новый

Привет! Давай разберемся с этой задачей вместе.

У нас есть шарик с массой 0,05 г и зарядом 4,2 нКл, который висит между пластинами конденсатора. Нить отклоняется на угол 10°, а расстояние между пластинами 2 см. Ускорение свободного падения 10 м/с².

Сначала нам нужно перевести массу в килограммы, чтобы было удобнее работать:

• 0,05 г = 0,00005 кг = 5 * 10^(-5) кг

Далее, давай найдем силу тяжести, действующую на шарик:

• F_t = m * g = 5 * 10^(-5) кг * 10 м/с² = 5 * 10^(-4) Н

Теперь, чтобы понять, какова сила, действующая на шарик из-за электрического поля, нам нужно использовать угол отклонения. Сила натяжения нити можно разложить на две компоненты: вертикальную и горизонтальную.

Сила натяжения равна:

• F_n = F_t / cos(10°)

Горизонтальная составляющая этой силы будет равна:

• F_g = F_n * sin(10°) = (F_t / cos(10°)) * sin(10°)

Но нам нужно найти силу, действующую на шарик из-за электрического поля:

• F_e = q * E

Где E - это напряженность электрического поля, которую мы можем найти из разности потенциалов U и расстояния d:

• E = U / d

Теперь мы можем связать все это вместе. Сила, действующая на шарик, равна:

• F_e = F_t * tan(10°)

Подставляя силу:

• q * (U / d) = F_t * tan(10°)

Теперь подставим значения:

• 4,2 * 10^(-9) Кл * (U / 0,02 м) = 5 * 10^(-4) Н * tan(10°)

Решаем это уравнение для U:

• U = (5 * 10^(-4) Н * tan(10°) * 0,02 м) / (4,2 * 10^(-9) Кл)

Теперь подставим значение tan(10°) (примерно 0,1763):

• U = (5 * 10^(-4) * 0,1763 * 0,02) / (4,2 * 10^(-9))

Теперь считаем:

• U ≈ (1,763 * 10^(-6)) / (4,2 * 10^(-9))
• U ≈ 420,5 В

Так что разность потенциалов на пластинах конденсатора примерно 420,5 В. Надеюсь, это поможет!