Пылинка взвешена в плоском конденсаторе. Ее масса 10^–11 г, расстояние между пластинами в конденсаторе d=0,5 см. Пылинка освещается ультрафиолетовым светом и, теряя заряд, выходит из равновесия. Какой заряд потеряла пылинка, если первоначально к конденсатору было приложено напряжение U=154 В, а затем, чтобы опять вернуть пылинку в равновесие, пришлось прибавить 8 В.
Ответы
Ответ:
Заряд пылинки в конденсаторе можно найти, используя формулу для емкости конденсатора:
C = Q / U,
где C - емкость конденсатора, Q - заряд пылинки, U - напряжение на конденсаторе.
Емкость конденсатора можно найти, используя формулу:
C = ε * A / d,
где ε - диэлектрическая проницаемость вакуума (ε = 8,85 * 10^(-12) Ф/м), A - площадь пластин конденсатора, d - расстояние между пластинами.
Площадь пластин конденсатора можно найти, используя формулу:
A = m / (ρ * d),
где m - масса пылинки, ρ - плотность пылинки.
Таким образом, заряд пылинки можно найти следующим образом:
Q = C * U.
Подставим все значения:
m = 10^(-11) г = 10^(-14) кг,
d = 0,5 см = 0,005 м,
U = 154 В.
Найдем площадь пластин конденсатора:
A = m / (ρ * d) = (10^(-14) кг) / (ρ * 0,005 м).
Для упрощения расчетов предположим, что пылинка имеет плотность ρ = 1 г/см^3 = 1000 кг/м^3.
Тогда:
A = (10^(-14) кг) / (1000 кг/м^3 * 0,005 м) = 2 * 10^(-11) м^2.
Найдем емкость конденсатора:
C = ε * A / d = (8,85 * 10^(-12) Ф/м) * (2 * 10^(-11) м^2) / (0,005 м) = 0,0354 Ф.
Найдем заряд пылинки:
Q = C * U = 0,0354 Ф * 154 В = 5,4576 Кл.
Теперь, чтобы вернуть пылинку в равновесие, пришлось прибавить 8 В, значит, заряд пылинки уменьшился на 8 В:
Q' = Q - 8 В = 5,4576 Кл - 8 В = 5,4496 Кл.
Таким образом, пылинка потеряла заряд 5,4496 Кл.