Какое ускорение испытывает шарик массой 0,01 кг с зарядом 1 мкКл, когда он падает в однородном электрическом поле с напряженностью 20 кВ/м?

Физика 11 класс Электрическое поле и силы, действующие на заряженные тела ускорение шарика масса 0,01 кг заряд 1 мкКл электрическое поле напряженность 20 кВ/м Новый

Чтобы определить ускорение шарика, который падает в однородном электрическом поле, нужно учитывать два основных фактора: силу, действующую на шарик из-за электрического поля, и силу тяжести, действующую на него.

Шаг 1: Найдем силу, действующую на шарик в электрическом поле.

• Сила, действующая на заряд в электрическом поле, рассчитывается по формуле: F = q * E, где:
• F - сила (в Ньютонах),
• q - заряд (в Кулонах),
• E - напряженность электрического поля (в Вольтах на метр).

В нашем случае заряд q = 1 мкКл = 1 * 10^(-6) Кл, а напряженность E = 20 кВ/м = 20 * 10^3 В/м.

Подставим значения в формулу:

F = (1 * 10^(-6)) * (20 * 10^3) = 0,02 Н.

Шаг 2: Найдем силу тяжести, действующую на шарик.

• Сила тяжести рассчитывается по формуле: Fg = m * g, где:
• Fg - сила тяжести (в Ньютонах),
• m - масса шарика (в Килограммах),
• g - ускорение свободного падения (приблизительно 9,81 м/с²).

В нашем случае масса m = 0,01 кг.

Подставим значения в формулу:

Fg = 0,01 * 9,81 = 0,0981 Н.

Шаг 3: Определим результирующую силу, действующую на шарик.

С учетом направлений сил, результирующая сила F_res будет равна:

F_res = F - Fg = 0,02 Н - 0,0981 Н = -0,0781 Н.

Знак минус указывает на то, что результирующая сила направлена вверх, против силы тяжести.

Шаг 4: Найдем ускорение шарика.

• Ускорение a рассчитывается по второму закону Ньютона: F = m * a, где:
• a - ускорение (в м/с²).

Перепишем формулу для нахождения ускорения:

a = F_res / m.

Подставим значения:

a = -0,0781 Н / 0,01 кг = -7,81 м/с².

Итак, ускорение шарика составляет -7,81 м/с².

Это означает, что шарик будет замедляться по мере падения, так как результирующая сила направлена вверх.