Какая разность потенциалов необходима для зарядки горизонтально расположенных пластин, находящихся на расстоянии 0,04

Предмет вопроса: Разность потенциалов между пластинами

Объяснение: Разность потенциалов между двумя точками в электрическом поле показывает изменение потенциальной энергии, которое будет испытывать заряд при перемещении между этими точками. В данной задаче мы имеем две горизонтально расположенные пластины с пылинкой, несущей избыточные электроны. Для того чтобы пылинка находилась в состоянии равновесия между пластинами, разность потенциалов между ними должна создавать электрическое поле, в котором сила, действующая на заряд отталкивающая силу тяжести, будет равна нулю.

По формуле разности потенциалов:

ΔV = E * d,

где ΔV - разность потенциалов, E - напряженность электрического поля, d - расстояние между пластинами.

Сила, действующая на заряд в электрическом поле, равна:

F = q * E,

где F - сила взаимодействия, q - заряд.

Сила гравитации на пылинку:

F_gravity = m * g,

где F_gravity - сила тяжести, m - масса, g - ускорение свободного падения.

Для равновесия пылинки с электрическим полем, сила гравитации должна быть компенсирована силой электрического поля, т.е.:

F = F_gravity,

q * E = m * g,

E = (m * g) / q.

Подставляя значения:

m = 3 * 10^-11 кг,

g = 9.8 м/с^2,

q = 1.6 * 10^-19 Кл,

получаем:

E = (3 * 10^-11 кг * 9.8 м/с^2) / (1.6 * 10^-19 Кл) ≈ 1.83 * 10^11 В/м.

Таким образом, необходимая разность потенциалов между пластинами составляет около 1.83 * 10^11 Вольт на метр.

Например: Какая разность потенциалов необходима для создания электрического поля, в котором электрон с избытком заряда -2,5 * 10^-6 Кл будет оказывать силу, равную силе тяжести?

Совет: Для лучшего понимания концепции потенциала и разности потенциалов рекомендуется ознакомиться с основами электростатики и законом Кулона.

Задание для закрепления: Какая разность потенциалов необходима для создания электрического поля, в котором частица с зарядом +3.2 мкКл будет испытывать силу 4 Н?