Question

Нужно подробно расписать(с пояснениями) в плоско горизонтально расположенном конденсатор заряженная капелька ртути (плотность p=13,6 г/см^3) находится в равновесие при напряжености электростатического поля E=500 В/см.Определите радиус r капли, если её заряд Q=10^-12 Кл

Answer 1

Решение представлено на фото

Answer 2

Для определения радиуса капельки ртути в данной ситуации, мы можем использовать баланс силы электростатического притяжения и силы поверхностного натяжения жидкости, которая держит капельку в равновесии.

1. Сила электростатического притяжения (Fэл) между заряженной капелькой и плоским электродом конденсатора: Fэл = Q * E,

где Q - заряд капельки, E - напряженность электростатического поля.

2. Сила поверхностного натяжения (Fн) капли, которая уравновешивает притяжение: Fн = 2 * π * r * γ,

где r - радиус капли, γ - коэффициент поверхностного натяжения ртути (для ртути γ ≈ 0.48 Н/м).

Заметим, что капля находится в равновесии, следовательно, сила электростатического притяжения равна силе поверхностного натяжения:

Q * E = 2 * π * r * γ.

Теперь, чтобы определить радиус капли r, нам нужно выразить его из этого уравнения:

r = (Q * E) / (2 * π * γ).

Давайте подставим известные значения:

Q = 10^-12 Кл, E = 500 В/см = 500 * 10^2 В/м = 50000 В/м (1 В/см = 100 В/м), γ = 0.48 Н/м.

Теперь можем рассчитать радиус капли:

r = (10^-12 Кл * 50000 В/м) / (2 * π * 0.48 Н/м) ≈ 8,68 * 10^-6 м.

Таким образом, радиус капли ртути в данном конденсаторе составляет приблизительно 8,68 микрометра (мкм).