#1 Определите потенциал в точках, находящихся на расстоянии 4 см и 8 см от центра металлической сферы радиусом 5 см

#1 Определите потенциал в точках, находящихся на расстоянии 4 см и 8 см от центра металлической сферы радиусом 5 см, которая имеет заряд 20 мкКл.

#2 Какую скорость получит электрон, пролетая расстояние между точками электрического поля с разницей потенциалов 3000 В, при начальной скорости электрона, равной нулю?

#3 Если в вертикальном электростатическом поле, созданном двумя разноименными горизонтально расположенными пластинами, покоится капелька масла с зарядом, равным элементарному, то определите радиус этой капельки. Известно, что напряжение между пластинами составляет 500 В, а расстояние между ними равно 0,5 см. Плотность масла считается равной 900 кг/м³, и используется формула для объема шара Vшара = 4πR³/3.

Тема: Потенциал и электрическое поле

Разъяснение:
1. Потенциал в точке, находящейся на расстоянии r от центра металлической сферы можно найти по формуле:

V = k * Q / r,

где V — потенциал, k — постоянная Кулона (9 * 10^9 Н * м^2 / Кл^2), Q — заряд на сфере, r — расстояние от центра сферы до точки.

Подставим известные значения: Q = 20 мкКл = 20 * 10^(-6) Кл, r1 = 4 см = 4 * 10^(-2) м и r2 = 8 см = 8 * 10^(-2) м.

V1 = k * Q / r1 = 9 * 10^9 * 20 * 10^(-6) / (4 * 10^(-2)) = 90 * 20 * 10^(-6) / 4 = 450 * 10^(-6) В = 0.45 В.

V2 = k * Q / r2 = 9 * 10^9 * 20 * 10^(-6) / (8 * 10^(-2)) = 90 * 20 * 10^(-6) / 8 = 225 * 10^(-6) В = 0.225 В.

2. Для нахождения скорости электрона можно использовать закон сохранения энергии:

ΔЕ = q * ΔV = (1/2) * m * v^2,

где ΔЕ — изменение потенциальной энергии электрона, q — его заряд, ΔV — разница потенциала, m — масса электрона, v — скорость электрона.

ΔV = 3000 В, q = заряд элементарного заряда = 1.6 * 10^(-19) Кл, m = масса электрона = 9.1 * 10^(-31) кг.

Подставим известные значения:

ΔЕ = q * ΔV = 1.6 * 10^(-19) * 3000 = 4.8 * 10^(-16) Дж, (1/2) * m * v^2 = 4.8 * 10^(-16).

Решим уравнение и найдем скорость электрона:

v = sqrt((2 * ΔЕ) / m) = sqrt((2 * 4.8 * 10^(-16)) / (9.1 * 10^(-31))) = sqrt(5.28 * 10^15) м/с ≈ 2.3 * 10^8 м/с.

3. Для нахождения радиуса капельки можно использовать закон Кулона:

F = q * (E1 — E2) = m * g,

где F — сила, q — заряд капельки, E1 и E2 — напряженности электрического поля между пластинами и за их пределами, m — масса капельки, g — ускорение свободного падения.

E1 = E2 = U / d, где U — напряжение между пластинами, d — расстояние между пластинами.

Подставим известные значения: U = 500 В, q = 1.6 * 10^(-19) Кл, d = 5 * 10^(-3) м.

Получим уравнение: q * U / d = m * g.

Решим его относительно радиуса капельки:

g = 9.8 м/с^2,

m = плотность * объем = (mасса / V) * (4/3) * π * r^3,

где r — радиус капельки.

Подставим m в уравнение: q * U / d = ((mасса / V) * (4/3) * π * r^3) * g.

Найдем r = ( (q * U / (d * g)) * (3 / (4 * π)) )^(1/3).

Подставим известные значения и рассчитаем радиус капельки.

Твой друг не знает ответ? Расскажи!