Вопрос школьника
В направленном вертикально вниз однородном электрическом поле напряженностью 1,3*105 В/м капелька жидкости массой 2*10-9 г оказалась в равновесии. Определите заряд капельки и число избыточных электронов на ней
Ответ от учителя
Для решения задачи необходимо использовать закон Кулона, который гласит, что сила взаимодействия между двумя точечными зарядами пропорциональна произведению этих зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними:
F = k * q1 * q2 / r^2,
где F — сила взаимодействия, k — постоянная Кулона (9 * 10^9 Н * м^2 / Кл^2), q1 и q2 — заряды точечных зарядов, r — расстояние между ними.
В данной задаче капелька жидкости находится в равновесии, то есть сила тяжести, действующая на нее, равна силе электрического поля, действующего на нее:
Fт = Fe,
где Fт — сила тяжести, m — масса капельки, g — ускорение свободного падения, Fe — сила электрического поля, E — напряженность электрического поля, q — заряд капельки.
Таким образом, можно записать:
m * g = q * E,
q = m * g / E.
Подставляя известные значения, получаем:
q = 2 * 10^-9 г * 9,81 м/с^2 / 1,3 * 10^5 В/м = 1,2 * 10^-16 Кл.
Для определения числа избыточных электронов на капельке необходимо знать, что заряд электрона равен -1,6 * 10^-19 Кл. Тогда число избыточных электронов можно найти как отношение заряда капельки к заряду электрона:
n = q / (-1,6 * 10^-19 Кл) = -7,5 * 10^2 электронов.
Ответ: заряд капельки составляет 1,2 * 10^-16 Кл, на капельке находится 7,5 * 10^2 избыточных электронов.
