Какова напряженность электрического поля в однородном жидком диэлектрике, если в нем находится положительно заряженный шарик массой 0,18 г и плотностью 1800 кг/м3, при плотности диэлектрика 900 кг/м3 и заряде шарика 20 нКл?

Физика 11 класс Электрические поля и диэлектрики напряженность электрического поля однородный диэлектрик положительно заряженный шарик масса шарика плотность диэлектрика заряд шарика физика электрического поля Новый

Чтобы найти напряженность электрического поля в однородном жидком диэлектрике, в котором находится положительно заряженный шарик, нам необходимо рассмотреть несколько шагов.

Шаг 1: Определение силы тяжести, действующей на шарик.

Сначала мы найдем силу тяжести, действующую на шарик. Сила тяжести (F_g) вычисляется по формуле:

F_g = m * g

где:

• m - масса шарика (0,18 г = 0,00018 кг),
• g - ускорение свободного падения (приблизительно 9,81 м/с²).

Подставим значения:

F_g = 0,00018 кг * 9,81 м/с² = 0,001764 Н.

Шаг 2: Определение силы Архимеда.

Теперь определим силу Архимеда (F_A), действующую на шарик в диэлектрике. Сила Архимеда вычисляется по формуле:

F_A = ρ_ж * V * g

где:

• ρ_ж - плотность жидкости (900 кг/м³),
• V - объем шарика, который можно найти через его массу и плотность (ρ_ш).

Сначала найдем объем шарика:

V = m / ρ_ш = 0,00018 кг / 1800 кг/м³ = 1 * 10^(-7) м³.

Теперь подставим объем в формулу для силы Архимеда:

F_A = 900 кг/м³ * 1 * 10^(-7) м³ * 9,81 м/с² = 0,0008829 Н.

Шаг 3: Определение силы, действующей на шарик из-за электрического поля.

Сила, действующая на шарик из-за электрического поля (F_e), вычисляется по формуле:

F_e = q * E

где:

• q - заряд шарика (20 нКл = 20 * 10^(-9) Кл),
• E - напряженность электрического поля (что мы хотим найти).

Шаг 4: Уравнение равновесия.

В состоянии равновесия на шарик действуют три силы: сила тяжести, сила Архимеда и электрическая сила. Поскольку шарик находится в состоянии равновесия, эти силы должны уравновешивать друг друга:

F_g - F_A - F_e = 0.

Это можно переписать как:

F_e = F_g - F_A.

Теперь подставим ранее найденные значения:

F_e = 0,001764 Н - 0,0008829 Н = 0,0008811 Н.

Шаг 5: Нахождение напряженности электрического поля.

Теперь мы можем найти напряженность электрического поля (E):

E = F_e / q.

Подставим значения:

E = 0,0008811 Н / (20 * 10^(-9) Кл) = 44055 Н/Кл.

Ответ: Напряженность электрического поля в однородном жидком диэлектрике составляет 44055 Н/Кл.