Question

в однородном электрическом поле в вакууме находится пылинка массой 400 нг, обладающая зарядом 16 пКл. Какой должна быть по модулю и направлению напряжённость поля, чтобы пылинка оставалась в равновесии?​

Answer 1

Ответ:

Объяснение:

Дано:

m = 400 нг = 400·10⁻⁹ г = 400·10⁻¹² кг

q = 16 пФ = 16·10⁻¹² Ф

___________________

E - ?

На пылинку действует сила тяжести, направленная вертикально вниз.

Fт = m·g          (1)

Чтобы пылинка оставалась в равновесии на нее вертикально вверх должна действовать  электростатическая сила:

Fэ = E·q           (2)

Приравняем (2) и (1):

E·q = m·g

Тогда:

E = m·g / q

E = 400·10⁻¹²·10 / (16·10⁻¹²) = 4 000 / 16 = 250 В/м

Answer 2

Чтобы пылинка оставалась в равновесии в однородном электрическом поле, сила электрического поля на заряженной частице должна компенсировать силу тяжести, действующую на эту частицу. Сначала мы можем найти силу тяжести, действующую на пылинку:

Сила тяжести (F_г) рассчитывается как:

F_г = m * g

где: m - масса пылинки (400 нг, что равно 4 * 10^(-13) кг), g - ускорение свободного падения (примерно 9,81 м/с² на поверхности Земли).

F_г = 4 * 10^(-13) кг * 9,81 м/с² = 3,924 * 10^(-12) Н.

Теперь нам нужно уравновесить эту силу тяжести с силой, которую испытывает заряженная пылинка в электрическом поле. Сила, действующая на заряженную частицу в электрическом поле, рассчитывается следующим образом:

F_э = q * E

где: q - заряд пылинки (16 пКл, что равно 16 * 10^(-12) Кл), E - напряженность электрического поля.

Мы хотим, чтобы эта сила уравновешивала силу тяжести, поэтому:

F_э = F_г

16 * 10^(-12) Кл * E = 3,924 * 10^(-12) Н

Теперь мы можем найти напряженность электрического поля (E):

E = (3,924 * 10^(-12) Н) / (16 * 10^(-12) Кл) E = 0,245 Н/Кл

Таким образом, по модулю напряженность электрического поля должна быть равной 0,245 Н/Кл, чтобы пылинка оставалась в равновесии. Направление напряженности поля будет направлено вверх, против силы тяжести, чтобы компенсировать ее действие.