В горизонтально расположенном плоском конденсаторе капелька ртути, имеющая заряд 8*10^-17 Кл, находится в равновесии при напряженности электрического поля E = 600 В/см. Какой заряд имеет эта капля?

Физика Колледж Электрическое поле и его взаимодействие с зарядами конденсатор капелька ртути заряд электрическое поле напряженность физика 12 класс равновесие расчет заряда Новый

Давайте разберемся с задачей по шагам.

У нас есть капелька ртути, которая имеет заряд Q = 8*10^-17 Кл и находится в равновесии в электрическом поле с напряженностью E = 600 В/см. Нам необходимо найти, какой заряд имеет эта капля.

Для начала, вспомним, что в электрическом поле на заряженную частицу действует сила, которая вычисляется по формуле:

F = Q * E

где:

• F - сила, действующая на заряд (в Ньютонах),
• Q - заряд (в Кулонах),
• E - напряженность электрического поля (в Вольтах на метр).

Теперь, чтобы перевести напряженность электрического поля из В/см в В/м, помним, что 1 см = 0.01 м. Следовательно:

E = 600 В/см = 60000 В/м

Теперь мы можем подставить известные значения в формулу для силы:

F = Q E = 810^-17 Кл * 60000 В/м

Теперь давайте посчитаем силу:

F = 810^-17 60000 = 4.8*10^-12 Н

Эта сила равна весу капли ртути, так как капля находится в равновесии. Теперь найдем вес капли ртути:

Вес капли можно вычислить по формуле:

F = m * g

где:

• m - масса капли (в килограммах),
• g - ускорение свободного падения (приблизительно 9.81 м/с²).

Теперь нам нужно найти массу капли ртути. Если мы знаем объем капли и плотность ртути, то можем найти массу:

Плотность ртути примерно равна 13546 кг/м³. Если мы предположим, что капля ртути имеет радиус r, то объем капли можно выразить как:

V = (4/3) π r³

Теперь, подставив объем в формулу для массы, получим:

m = ρ V = ρ (4/3) π r³

Таким образом, мы можем выразить вес капли через ее радиус. Однако для решения задачи нам не нужно находить радиус капли, так как мы можем просто приравнять силы:

Q E = m g

Теперь мы можем выразить заряд Q:

Q = (m * g) / E

Подставим известные значения и найдем заряд капли:

Q = (4.810^-12 Н) / (60000 В/м) = 810^-17 Кл

Таким образом, заряд капли ртути равен 8*10^-17 Кл, что совпадает с заданным значением. Это подтверждает, что расчет выполнен верно.

Ответ: заряд капли ртути составляет 8*10^-17 Кл.