Дано: d = 10,0 мм = 0,01 м, m = 6,40∙10^-16 кг, υ1 = 0,078 мм/с = 0,000078 м/с, υ2 = 0,016 мм/с = 0,000016 м/с, U = 95,0 В
Найти: заряд е’ капельки
Решение:
1. Найдем ускорение а капельки при падении в отсутствие напряжения:
а = g = 9,81 м/c^2
2. По закону сохранения энергии найдем скорость капельки при падении с высоты h (зазор между пластинами):
mgh = (mv1^2)/2, где v1 - скорость капельки при падении
h = d
v1 = sqrt(2gh) = sqrt(2 * 9.81 * 0.01) = 0.44 м/с
3. Расчетим разность потенциальных энергий капельки до и после подачи напряжения на конденсатор:
ΔEp = q * U = ΔEk, где q - искомый заряд капельки
4. Найдем работу силы тяжести при движении капельки в вертикальном конденсаторе:
Fтяжести = m * g, работа Fтяжести при перемещении через d: A = Fтяжести * d = m * g * d
5. Составим уравнение для работы силы притяжения в конденсаторе: A = q * U
m * g * d = q * U
6. Найдем заряд капельки:
q = (m * g * d) / U = (6.40 * 10^-16 * 9.81 * 0.01) / 95.0 = 6.65 * 10^-19 Кл
Ответ: заряд е’ капельки равен 6.65 * 10^-19 Кл