Два одинаковых проводящих шарика массой по 1,5 г подвешены на шелковых нитях в одной точке. После того как один из шариков зарядили отрицательным электричеством и привели в соприкосновение с другим, шарики разошлись на 10,0 см, а нити образовали угол 36° (рис. 25).
Определить заряд шарика до его соприкосновения с другим и количество избыточных электронов на каждом шарике после их соприкосновения.
Дано: m1 = m2 = m =1,5*10-3 кг — массы шариков, r = 0,10 м — расстояние между шариками, α = 36° — угол, образованный нитями:
электрическая постоянная, e = 1,6*10-19 Кл заряд электрона.
Найти: q — первоначальный заряд шарика; n — число избыточных электронов на каждом шарике.
Решение. Поскольку в условии задачи не названа среда, будем считать, что заряды взаимодействуют в вакууме. Согласно закону сохранения заряда, при соприкосновении шариков на каждом из них окажется заряд q/2. На шарики действуют три силы: 1) сила тяжести G=mg, 2) сила реакции натяжения нити Т, 3) сила электрического взаимодействия:
случае равновесия алгебраическая сумма проекций этих сил на вертикальное и горизонтальное направления равна нулю (см. рис. 25):
Решая систему уравнений относительно F, получим:
Подставляя значение F из формулы закона Кулона, получим выражение для заряда q:
Учитывая, что на каждом шарике был заряд q/2, определим:
Подставив числовые данные, получим:
Найдем количество избыточных электронов на каждом шарике:
Ответ. Первоначальный заряд шарика примерно 14,6*10-8 Кл; количество избыточных электронов на каждом шарике приблизительно 4,6*1011.
Разница между энергией электрического поля и энергией магнитного поля примерно такая же, как между энергией,…
Когда-то легендарный пастух Магнес, нашел природный магнитный камень, притягивающий железо. В последствии этот камень назвали магнетит или магнитный…
В электрических цепях применяются различные способы соединения конденсаторов. Соединение конденсаторов может производиться: последовательно, параллельно и последовательно-параллельно (последнее иногда называют смешанное соединение конденсаторов). Существующие…
Обозначение конденсаторов на схемах определено ЕСКД ГОСТ 2.728-74. Обозначения условные графические в схемах. Резисторы, конденсаторы. Итак,…
Узнав, что же такое конденсатор, рассмотрим, какие бывают виды конденсаторов. Итак, виды конденсаторов можно классифицировать по…
Вся энергия заряженного конденсатора сосредотачивается в электрическом поле между его пластинами. Энергию, накопленную в конденсаторе, можно определить…