Маленький заряженный шарик массой 0,2 г подвешен на нити в однородном электрическом поле, напряжённость которого направлена горизонтально. Чему равен заряд шарика, если угол отклонения нити от вертикали равен 30°, а модуль напряжённости поля равен 50 кН/Кл?
от

1 Ответ

дано:  
- масса шарика m = 0,2 г = 0,0002 кг  
- угол отклонения нити от вертикали θ = 30°  
- модуль напряженности электрического поля E = 50 кН/Кл = 50000 Н/Кл  

найти:  
- заряд шарика q  

решение:  
На шарик действуют две силы:  
1. Сила тяжести F_g = m * g, где g = 9,81 м/с² - ускорение свободного падения.  
2. Сила электрического поля F_e = q * E, где q - заряд шарика.

Сила тяжести:
F_g = 0,0002 кг * 9,81 м/с² = 0,001962 Н

При рассмотрении системы сил в горизонтальном и вертикальном направлениях, можно записать следующие уравнения:  
В вертикальном направлении:  
F_g = T * cos(θ)  
В горизонтальном направлении:  
F_e = T * sin(θ)

где T - натяжение нити.

Мы можем выразить натяжение T из первого уравнения:  
T = F_g / cos(θ)  
Подставим это значение во второе уравнение:  
q * E = (F_g / cos(θ)) * sin(θ)

Теперь подставим значения:  
q * 50000 Н/Кл = (0,001962 Н / cos(30°)) * sin(30°)

cos(30°) = √3/2 ≈ 0,866  
sin(30°) = 1/2  

Теперь подставим значения:  
q * 50000 = (0,001962 / 0,866) * 0,5  
q * 50000 = 0,001962 * 0,5 / 0,866  
q * 50000 = 0,000952   (приблизительно)

q = 0,000952 / 50000  
q ≈ 1,904 * 10^(-8) Кл  

ответ:  
Заряд шарика равен примерно 1,904 * 10^(-8) Кл.
от