Яка відстань між пластинами конденсатора, якщо нейтральна порошинка масою 10 -11 г втратила 20 електронів і перебуває

Содержание: Расстояние между пластинами конденсатора

Инструкция: Для решения данной задачи, нам понадобится использовать формулу для расчета емкости конденсатора и формулу для расчета заряда электрона. Давайте разберемся подробнее.

Емкость конденсатора (C) выражается через площадь пластин конденсатора (A) и расстояние между ними (d) следующей формулой: C = ε₀ * (A / d), где ε₀ - электрическая постоянная в вакууме.

Заряд электрона (q) можно рассчитать, пользуясь формулой q = e * N, где e - элементарный заряд, равный примерно 1,6 * 10^(-19) Кл, а N - количество электронов.

Из условия задачи мы знаем, что масса нейтральной порошинки составляет 10^(-11) г, и она потеряла 20 электронов. Значит, количество электронов будет равно 20.

Также в условии говорится, что порошинка находится в равновесии между пластинами конденсатора. Это означает, что на нее действует равнодействующая сил электрического поля и силы тяжести, которая компенсируется.

Воспользуемся формулой для расчета веса порошинки: m * g = q * E, где m - масса, g - ускорение свободного падения, E - напряженность электрического поля.

Расстояние между пластинами (d) мы ищем. Подставим формулы и данные в уравнение и решим его относительно d.

Дополнительный материал:
Вес порошинки: m = 10^(-11) г
Элементарный заряд: e = 1,6 * 10^(-19) Кл
Количество электронов: N = 20

Решение:
1. Расчет заряда электрона: q = e * N = (1,6 * 10^(-19) Кл) * 20 = 3,2 * 10^(-18) Кл
2. Расчет напряженности электрического поля: E = m * g / q, где g - ускорение свободного падения.
3. Подставим известные значения в формулу и решим уравнение относительно d.

Совет: Для лучшего понимания материала, рекомендуется изучить основные понятия и формулы в области физики, такие как емкость конденсатора, заряд электрона и напряженность электрического поля. Также полезно освежить знания о весе и силе тяжести.

Задание:
Как изменится расстояние между пластинами конденсатора, если масса порошинки увеличится в 2 раза, а количество электронов останется неизменным?

Предмет вопроса: Расстояние между пластинами конденсатора

Пояснение:

Для решения данной задачи нам понадобятся следующие формулы и концепции:

1. Заряд электрона:
e = 1.6 * 10^-19 Кл (кол-во электрона)

2. Масса электрона:
m = 9.1 * 10^-31 кг (масса электрона)

3. Закон Кулона для силы:
F = k * (q1 * q2) / r^2, где F - сила, q1 и q2 - заряды частицы, r - расстояние между частицами, k - постоянная Кулона

4. Электростатическое поле:
E = F / q, где E - электростатическое поле, F - сила, q - заряд

В данной задаче у нас есть следующие данные:

- Масса нейтральной порошинки: 10^-11 г

- Кол-во потерянных электронов: 20

- Равновесное состояние между пластинами

Поскольку мы знаем, что порошинка находится в равновесии между пластинами конденсатора, это значит, что сила притяжения электрического поля в точности уравновешивает силу гравитации. Кроме того, мы знаем, что потеряла 20 электронов, что означает, что срезанное количество электрона будет положительным зарядом.

В данной задаче нейтральная порошинка обладает положительным зарядом, так как она потеряла электроны. Используя закон Кулона, мы можем составить уравнение:

F_элек = F_грав,

k * (q1 * q2) / r^2 = m * g,

где m - масса порошинки, g - ускорение свободного падения на Земле, k - постоянная Кулона, q1 и q2 - заряды.

Поскольку в задаче нейтральная порошинка потеряла 20 электронов, ее заряд будет равен 20 * e, где e - заряд электрона. Заменяем в уравнении q2 на 20 * e:

(k * q1 * 20 * e) / r^2 = m * g

Теперь подставляем известные значения из задачи и решаем уравнение относительно r:

(9 * 10^9 * q1 * 20 * e) / r^2 = 10^(-14) * 9.8,

где q1 - заряд одного электрона.

Преобразовывая и упрощая уравнение, получаем:

r^2 = (9 * 10^(-14) * 9.8 * m) / (20 * e * 9 * 10^9 * q1),

r^2 = (9.8 * m) / (2 * q1 * e * 9 * 10^(-5)),

r = sqrt((9.8 * m) / (2 * q1 * e * 9 * 10^(-5))).

Таким образом, расстояние между пластинами конденсатора составляет sqrt((9.8 * m) / (2 * q1 * e * 9 * 10^(-5))).

Совет:
Для лучшего понимания данной задачи, рекомендуется ознакомиться с основами электростатики и законом Кулона. Также можно попробовать решить подобные задачи, где требуется учесть электрические силы взаимодействия между заряженными частицами.

Практика:
Яка відстань між пластинами конденсатора, якщо нейтральна порошинка масою 10^-10 г втратила 30 електронів і перебуває в рівновазі між пластинами?