Шарик массой 0,3 г с зарядом 6 нКл движется из состояния покоя в однородном электростатическом поле прямолинейно, причём его траектория образует с вертикалью угол 45°. Чему равен модуль напряжённости электростатического поля, если вектор напряжённости поля направлен горизонтально?
от

1 Ответ

Дано:
- Масса шарика m = 0,3 г = 0,0003 кг
- Заряд шарика q = 6 нКл = 6 * 10^(-9) Кл
- Угол наклона траектории α = 45°

Найти:
Модуль напряжённости электростатического поля E.

Решение:

1. На шарик действуют две силы: сила тяжести F_g и сила электростатического взаимодействия F_e.

Сила тяжести вычисляется по формуле:
F_g = m * g,
где g ≈ 9,81 м/с^2.

Подставляем известные значения:
F_g = 0,0003 кг * 9,81 м/с^2 = 0,0002943 Н.

2. Так как шарик движется под углом 45° к вертикали и в состоянии равновесия, силы F_g и F_e можно разложить на горизонтальную и вертикальную компоненты.

Вертикальная составляющая сил уравновешивает силу тяжести:
F_e * sin(α) = F_g.

Поскольку угол α = 45°, sin(45°) = cos(45°) = √2 / 2.

Запишем уравнение:
F_e * (√2 / 2) = F_g.

Подставим значение F_g:
F_e * (√2 / 2) = 0,0002943 Н.

3. Найдем силу электростатического взаимодействия F_e:
F_e = 0,0002943 Н * (2 / √2) = 0,0002943 * √2 Н = 0,000416 Н (приблизительно).

4. Сила электростатического взаимодействия также выражается через заряд и напряженность электрического поля:
F_e = q * E.

5. Найдем модуль напряженности электрического поля E:
E = F_e / q.

Подставим известные значения:
E = 0,000416 Н / (6 * 10^(-9) Кл).

6. Вычислим E:
E ≈ 6.9333 * 10^4 В/м.

Ответ:
Модуль напряжённости электростатического поля равен примерно 69333 В/м.
от