В однородном поле с напряженностью, направленной вертикально и равной по модулю 105 Н/Кл, находится в равновесии капелька масла, имеющая избыточный заряд, равный заряду электрона е= 1,6 • 10-19 Кл. Плотность масла р = 900 кг/м3. Найдите радиус сферической капли.
Первоначально определим величину силы тяжести, действующей на капельку масла. Fтяж = m * g, где m - масса капельки масла, g - ускорение свободного падения (принимаем равным 9,81 м/с2).
Далее определим величину силы электрического поля, действующей на капельку масла в вертикальном направлении: Fэ = q * E, где q - заряд капельки масла, E - напряженность электрического поля.
Так как капелька находится в равновесии, силы тяжести и сила электрического поля должны быть равны по величине и направлены в противоположные стороны: Fтяж = Fэ, m g = q E, m = ρ * V, где ρ - плотность масла, V - объем капельки масла.
Также зная, что объем сферической капли равен V = (4/3) π r^3, где r - радиус сферической капли, можем подставить полученные формулы и решить их.
m g = q E, ρ (4/3) π r^3 g = q E, ρ (4/3) π r^3 9,81 = (1,6 • 10^-19) 105,
Первоначально определим величину силы тяжести, действующей на капельку масла.
Fтяж = m * g, где
m - масса капельки масла,
g - ускорение свободного падения (принимаем равным 9,81 м/с2).
Далее определим величину силы электрического поля, действующей на капельку масла в вертикальном направлении:
Fэ = q * E, где
q - заряд капельки масла,
E - напряженность электрического поля.
Так как капелька находится в равновесии, силы тяжести и сила электрического поля должны быть равны по величине и направлены в противоположные стороны:
Fтяж = Fэ,
m g = q E,
m = ρ * V, где
ρ - плотность масла,
V - объем капельки масла.
Также зная, что объем сферической капли равен V = (4/3) π r^3, где r - радиус сферической капли, можем подставить полученные формулы и решить их.
m g = q E,
ρ (4/3) π r^3 g = q E,
ρ (4/3) π r^3 9,81 = (1,6 • 10^-19) 105,
Подставляем данные:
900 (4/3) π r^3 9,81 = 1,68 • 10^-17,
π = 3,14,
Упрощаем выражение и находим значение радиуса:
r^3 = (1,68 • 10^-17) / (900 (4/3) 3,14 * 9,81),
r^3 ≈ 1,077 • 10^-20,
r ≈ 1,04 • 10^-6 м.
Таким образом, радиус сферической капли масла равен примерно 1,04 мкм.