Маленький шарик массой 3 г подвешен между двумя вертикальными пластинами на пружине жёсткостью 100 Н/м. Напряжение между пластинами 5 кВ, расстояние между ними 5 см. Каков заряд шарика, если удлинение пружины 0,5 мм?
от

1 Ответ

Дано:
- масса шарика m = 3 г = 0.003 кг
- жёсткость пружины k = 100 Н/м
- напряжение U = 5 кВ = 5000 В
- расстояние между пластинами d = 5 см = 0.05 м
- удлинение пружины Δx = 0.5 мм = 0.0005 м

Найти:
- заряд шарика q.

Решение:
1. Сначала найдем силу, действующую на пружину при её удлинении:

F = k * Δx

Подставим значения:

F = 100 Н/м * 0.0005 м = 0.05 Н.

2. Эта сила равна силе, действующей на шарик из-за электрического поля между пластинами. Сила, действующая на заряд в электрическом поле, определяется как:

F = q * E,

где E - напряжённость электрического поля.

3. Напряженность электрического поля E можно найти по формуле:

E = U / d.

Подставим значения:

E = 5000 В / 0.05 м = 100000 В/м.

4. Теперь, подставляя выражение для E в уравнение для силы, получаем:

F = q * (U / d).

5. Приравняем оба выражения для силы:

k * Δx = q * (U / d).

6. Подставим известные значения:

0.05 Н = q * (5000 В / 0.05 м).

7. Решим уравнение для q:

q = 0.05 Н * (0.05 м / 5000 В) = 0.05 * 0.00001 = 0.0000005 Кл = 5 * 10^(-7) Кл.

Ответ:
Заряд шарика составляет 5 * 10^(-7) Кл.
от