Question

Пластины большого по размерам плоского конденсатора расположены горизонтально на расстоянии $d = 2$ см друг от друга. Напряжение на пластинах конденсатора составляет 10 кВ. В пространстве между пластинами падает капля жидкости с зарядом $q = -8 \cdot 10^{-11}$ Кл. При каком значении массы капли её скорость будет постоянной? Влиянием воздуха на движение капли пренебречь.

![](https://imgur.com/placeholder)

Accepted Answer

4 мг

Answer

Дано: $d = 2 \cdot 10^{-2}$ м, $U = 10^4$ В, $q = -8 \cdot 10^{-11}$ Кл, $g = 10$ м/с².

Идея решения: скорость капли постоянна, когда равнодействующая всех сил равна нулю, то есть электрическая сила уравновешивает силу тяжести.

Напряженность электрического поля между пластинами конденсатора:

$$E = \frac{U}{d}$$

Электрическая сила, действующая на заряженную каплю:

$$F_E = |q|E = |q| \cdot \frac{U}{d}$$

Поскольку заряд отрицательный, а верхняя пластина положительна, электрическая сила направлена вверх (к положительной пластине).

Условие равномерного движения (равновесия сил):

$$F_E = mg$$

$$|q| \cdot \frac{U}{d} = mg$$

Выразим массу:

$$m = \frac{|q| \cdot U}{g \cdot d}$$

Подставим численные значения:

$$m = \frac{8 \cdot 10^{-11} \cdot 10^4}{10 \cdot 2 \cdot 10^{-2}}$$

$$m = \frac{8 \cdot 10^{-7}}{0{,}2} = \frac{8 \cdot 10^{-7}}{2 \cdot 10^{-1}} = 4 \cdot 10^{-6} 	ext{ кг}$$

Переведём в миллиграммы:

$$m = 4 \cdot 10^{-6} 	ext{ кг} = 4 	ext{ мг}$$

Задание №23Молекулярная физика и термодинамикаЕГЭ по физике