Движение заряженной капли в электрическом поле
Через какое время и с какой пластиной столкнется заряженная капля, несущая в себе несколько электронов, после того
Через какое время и с какой пластиной столкнется заряженная капля, несущая в себе несколько электронов, после того, как нижнюю пластину горизонтально расположенного плоского конденсатора поднимут на 1 мм? Конденсатор не будет отключен от источника эдс, а расстояние между пластинами составит 4 мм. Учтите, что сопротивление воздуха пренебрежимо, а ускорение свободного падения равно 10 м/с2.
16.12.2023 23:11
Написать свой ответ:
Разъяснение:
Движение заряженной капли в электрическом поле определяется силой, действующей на неё. В данном случае, сила, действующая на заряженную каплю, равна силе, обусловленной электрическим полем между пластинами конденсатора.
Используем формулу для расчёта силы действия электрического поля на заряженную частицу:
`F = q * E`
где F - сила, q - электрический заряд капли, E - напряженность электрического поля.
В нашем случае, напряженность электрического поля E вычисляется как отношение разности потенциалов между пластинами конденсатора и расстояния между пластинами:
`E = U / d`
где U - разность потенциалов между пластинами конденсатора, d - расстояние между пластинами.
Подставим выражение для E в формулу силы:
`F = q * U / d`
Учитывая второй закон Ньютона, можно сказать, что сила действия электрического поля равна массе капли, умноженной на ускорение, обусловленное гравитацией:
`F = m * g`
где m - масса капли, g - ускорение свободного падения.
Теперь, равенство сил нам позволяет связать массу капли и её электрический заряд:
`q * U / d = m * g`
В итоге, решая данное уравнение относительно времени, мы сможем найти время, через которое капля столкнётся с верхней пластиной конденсатора.
Демонстрация:
Задача: Капля, несущая в себе 5 электронов, находится в плоском конденсаторе. Разность потенциалов между пластинами конденсатора составляет 100 В, а расстояние между пластинами равно 2 мм. Какое время понадобится капле для столкновения с верхней пластиной, если изначально нижняя пластина поднимается на 1 мм?
Совет:
Для лучшего понимания данной задачи, важно иметь представление о действии электрического поля и его воздействии на заряженные частицы. Рекомендуется ознакомиться с основными понятиями электростатики и уравнениями, связанными с движением частиц в электрическом поле.
Задание для закрепления:
Капля с зарядом 3 мкКл находится в плоском конденсаторе, между пластинами которого имеется разность потенциалов 200 В. Расстояние между пластинами равно 5 мм. Какое время понадобится для столкновения капли со стеклянной верхней пластиной, если нижняя пластина поднимается на 2 мм? (Учесть ускорение свободного падения равным 10 м/с²)