Десять заряженных водяных капель радиусом 1 мм и зарядом 2 • 10~10 Кл каждая сливаются в одну каплю. Определите потенциал большой капли.
от

1 Ответ

Дано:
- Радиус одной капли r = 1 мм = 0,001 м.
- Заряд одной капли q = 2 * 10^-10 Кл.
- Количество капель n = 10.

Найти: потенциал большой капли V.

Решение:
Сначала найдем общий заряд большой капли. При слиянии капель их заряды складываются:

Q_total = n * q
         = 10 * (2 * 10^-10)
         = 2 * 10^-9 Кл.

Теперь найдем радиус большой капли R. Объем одной капли можно выразить как:

V = (4/3) * π * r^3.

Объем одной капли:

V_single = (4/3) * π * (0,001)^3
          = (4/3) * π * 10^-9 м³
          = 4.18879 * 10^-9 м³.

Общий объем десяти капель будет равен:

V_total = n * V_single
         = 10 * (4.18879 * 10^-9)
         = 4.18879 * 10^-8 м³.

Объем большой капли также определяется по формуле:

V_big = (4/3) * π * R^3.

Приравняем объемы:

(4/3) * π * R^3 = 4.18879 * 10^-8.

Теперь решим это уравнение для R:

R^3 = (4.18879 * 10^-8) / ((4/3) * π)
    = (4.18879 * 10^-8) / (4.18879 * 10^-1)
    = 10^-7 м³.

Теперь найдем радиус R:

R = (10^-7)^(1/3)
  ≈ 0,00464 м = 4,64 мм.

Теперь можем рассчитать потенциал большой капли. Потенциал сферы с зарядом определяется как:

V = k * Q / R,
где k = 8,99 * 10^9 Н·м²/Кл² - электрическая постоянная.

Подставим значения:

V = (8,99 * 10^9) * (2 * 10^-9) / (0,00464)
  = (8,99 * 10^9 * 2 * 10^-9) / 0,00464
  = (17,98) / 0,00464
  ≈ 3874,57 В.

Ответ:
Потенциал большой капли составляет примерно 3874,57 В.
от