Заряженный металлический шарик, который подвешен на шелковой нити, внесли в однородное электрическое поле. Нить отклонилась от вертикали на угол 45°. Как изменится угол отклонения нити, если с шарика стечет 0,1 доли его заряда? Линии напряженности поля направлены горизонтально.
Физика 11 класс Электрические поля и силы, действующие на заряженные тела угол отклонения заряженный шарик электрическое поле изменение заряда физика 11 класс напряжённость поля Новый
Для решения данной задачи нам необходимо рассмотреть силы, действующие на заряженный металлический шарик в электрическом поле, а также понять, как изменение заряда повлияет на угол отклонения нити.
Шаг 1: Определение сил, действующих на шарик
Шаг 2: Условия равновесия
Когда шарик отклоняется от вертикали на угол 45°, это означает, что силы находятся в равновесии:
Из треугольника сил можно записать уравнение:
Так как tan(45°) = 1, то мы получаем:
Шаг 3: Изменение заряда
Теперь, если с шарика стечет 0,1 доли его заряда, новый заряд будет равен:
Шаг 4: Новый угол отклонения
Подставим новый заряд в уравнение для электрической силы:
Теперь у нас есть новое уравнение равновесия:
где θ' - новый угол отклонения.
Таким образом, мы можем выразить новый угол:
Так как первоначально у нас было:
Теперь, когда заряд уменьшился, угол θ' будет меньше, чем 45°, так как на электрическую силу, которая отклоняет шарик, теперь будет действовать меньший заряд.
Вывод: Угол отклонения нити уменьшится, когда с шарика стечет 0,1 доли его заряда.