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
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 * Eгде:
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/мТеперь мы можем подставить известные значения в формулу для силы:
F = Q * E = 8*10^-17 Кл * 60000 В/мТеперь давайте посчитаем силу:
F = 8*10^-17 * 60000 = 4.8*10^-12 НЭта сила равна весу капли ртути, так как капля находится в равновесии. Теперь найдем вес капли ртути:
Вес капли можно вычислить по формуле:
F = m * gгде:
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 * r³Теперь, подставив объем в формулу для массы, получим:
m = ρ * V = ρ * (4/3) * π * r³Таким 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 * gТеперь мы можем выразить заряд Q:
Q = (m * g) / EПодставим известные значения и найдем заряд капли:
Q = (4.8*10^-12 Н) / (60000 В/м) = 8*10^-17 КлТаким 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.