Question

1. Між двома зарядженими пластинами зависла негативно заряджена крапелька олії масою 3,2 мг. Визначте напрямок і значення сили, яка діє на крапельку з боку електричного роля пластин, а також знак заряду кожної пластини. 2. Визначте силу натягу нитки, якщо електричне поле діє на кульку із силою 56 мН, об'єм кульки — 4 см³, середня густина — 0,6 г/см³.

Answer 1

1) Условие равновесия капельки (см. рисунок):

$\displaystyle \vec{F_k}+m\vec{g}=0$

Или:

$\displaystyle F_k=mg$

Таким образом, Кулоновская сила равна силе тяжести, действующей на капельку:

$\displaystyle F_k=3.2*10^{-6}*10=3.2*10^{-5}$ Н или 32 мкН

Очевидно, чтобы капелька была в равновесии, верхняя пластина должна быть заряжена положительно, а нижняя - отрицательно.

2) Дано:

F=56 мН;

V=4 см³;

ρ=0,6 г/см³;

___________

Найти: Т

СИ: F=56*10⁻³ Н; V=4*10⁻⁶ м³; ρ=600 кг/м³

Решение:

Масса капельки:

$\displaystyle m=\rho V=600*4*10^{-6}=2.4*10^{-3}$ кг

Сила тяжести, действующая на капельку:

$\displaystyle F_T=mg=2.4*10^{-3}*10=24*10^{-3}$ Н или 24 мН

Ясно, что Кулоновская сила должна быть направлена вниз (иначе нить не будет натянута), сила натяжения нити:

$\displaystyle T=F+F_T=56+24=80$ мН

Ответ: 80 мН.

Answer 2

1. Щоб визначити напрямок і значення сили, яка діє на негативно заряджену крапельку олії між двома зарядженими пластинами, спочатку нам потрібно знати значення напруги між пластинами та відстань між ними.

Знайдемо значення сили, використовуючи формулу для сили, діючої на заряд у електричному полі: F = q * E, де F - сила, q - величина заряду, E - інтенсивність електричного поля.

Маса крапельки олії не є необхідною для цього обчислення.

Інтенсивність електричного поля між пластинами визначається формулою: E = V / d, де E - інтенсивність електричного поля, V - напруга між пластинами, d - відстань між пластинами.

Виразимо силу, яка діє на крапельку, через напругу та відстань: F = (q * V) / d.

Оскільки крапелька негативно заряджена, на неї діє сила в протилежному напрямку від напрямку електричного поля.

Тому напрямок сили, яка діє на крапельку, буде від позитивно зарядженої пластини до негативно зарядженої пластини.

Знаки заряду пластин залежать від напрямку напруги. Якщо позитивна пластина має більш високий потенціал, то вона заряджена додатньо (+), а негативна пластина заряджена від'ємно (-).

2. Сила натягу нитки може бути визначена, використовуючи формулу: F = mg, де F - сила натягу нитки, m - маса тіла, g - прискорення вільного падіння.

У даному випадку, сила, яка діє на кульку, викликає напругу нитки. Тому ми можемо використати таку ж формулу, але підставити значення для сили, яка діє на кульку: F = 56 мН.

Об'єм кульки виражений у кубічних сантиметрах (см³), тому його потрібно перевести у кубічні метри (м³): V = 4 см³ = 4 * 10^(-6) м³.

Середня густина виражена у грамах на кубічний сантиметр (г/см³), тому його також потрібно перевести у кілограми на кубічний метр (кг/м³): ρ = 0,6 г/см³ = 0,6 * 10^3 кг/м³.

Знайдемо масу кульки, використовуючи формулу: m = ρV.

Підставимо значення маси та прискорення вільного падіння в формулу для сили натягу нитки: F = mg.

Згадайте, що ми вже обчислили силу, яка діє на кульку - вона становить 56 мН.

Тепер ми можемо обчислити силу натягу нитки, підставивши значення в формулу.