Какое расстояние между горизонтальными пластинами конденсатора, если нейтральная пылинка массой 10-11 г потеряла 20 электронов и находится в равновесии, а напряжение на конденсаторе составляет 150 В?

Физика 6 класс Электрические заряды и силы расстояние между пластинами конденсатор нейтральная пылинка масса напряжение равновесие потеря электронов физика 6 класс Новый

Чтобы решить эту задачу, нам нужно использовать несколько физических понятий, таких как сила, действующая на заряженную частицу в электрическом поле, и формулы, связанные с конденсаторами.

Шаг 1: Найдем заряд, который потеряла пылинка.

Пылинка потеряла 20 электронов. Заряд одного электрона составляет приблизительно 1.6 * 10^(-19) Кл. Таким образом, общий заряд, который потеряла пылинка, можно вычислить следующим образом:

• Q = n * e
• где Q - заряд, n - количество электронов, e - заряд одного электрона.

Подставим значения:

• Q = 20 * 1.6 * 10^(-19) Кл = 3.2 * 10^(-18) Кл.

Шаг 2: Найдем силу, действующую на пылинку.

Сила, действующая на заряд в электрическом поле, рассчитывается по формуле:

• F = Q * E

где E - напряженность электрического поля. Напряженность электрического поля между пластинами конденсатора можно рассчитать по формуле:

• E = U / d

где U - напряжение на конденсаторе, d - расстояние между пластинами. Мы не знаем d, но можем выразить его через силу.

Шаг 3: Найдем силу тяжести, действующую на пылинку.

Сила тяжести рассчитывается по формуле:

• Fт = m * g

где m - масса пылинки, g - ускорение свободного падения (приблизительно 9.8 м/с²). Подставим массу пылинки:

• m = 10^(-11) г = 10^(-14) кг (переведем в килограммы).
• Fт = 10^(-14) кг * 9.8 м/с² = 9.8 * 10^(-14) Н.

Шаг 4: Установим равенство сил.

Так как пылинка находится в равновесии, сила тяжести равна электрической силе:

• Fт = F
• m * g = Q * E.

Подставим E из предыдущей формулы:

• m * g = Q * (U / d).

Шаг 5: Выразим d.

Теперь мы можем выразить расстояние d:

• d = Q * U / (m * g).

Подставим известные значения:

• Q = 3.2 * 10^(-18) Кл,
• U = 150 В,
• m = 10^(-14) кг,
• g = 9.8 м/с².

Теперь подставим все в формулу:

• d = (3.2 * 10^(-18) Кл * 150 В) / (10^(-14) кг * 9.8 м/с²).

Шаг 6: Рассчитаем d.

• d = (4.8 * 10^(-16)) / (9.8 * 10^(-14)) ≈ 4.9 * 10^(-3) м.

Таким образом, расстояние между горизонтальными пластинами конденсатора составляет примерно 4.9 мм.