Пылинка гуммигута зависает между пластинами плоского конденсатора с напряжением на пластинах 200В и расстоянием между пластинами 2мм. В качестве диэлектрика в конденсаторе используют керосин с диэлектрической проницаемостью 2 и плотностью 800 кг/м3. Определите сколько электронов находится на пилинці, если ее масса 10 нг, а плотность гуммигута 1200 кг/м3.
Ёмкость конденсатора можно найти по формуле: С = ε0 ε A / d,
где ε0 - диэлектрическая проницаемость вакуума, ε0 = 8.85 * 10^-12 Ф/м, ε - диэлектрическая проницаемость керосина, ε = 2, A - площадь пластин конденсатора, d - расстояние между пластинами.
Площадь пластин конденсатора можно найти по формуле: A = S = S0 * (1 + d_1 / d),
где S0 - площадь одной пластины, d_1 - расстояние между пластиной и пылинкой.
Подставляем значения: S0 = 2 10^-2 м 2 10^-2 м = 4 10^-4 м^2, d_1 = 1 10^-6 м, d = 2 10^-3 м.
Теперь находим площадь пластин: A = 4 10^-4 м^2 (1 + 1 10^-6 м / 2 10^-3 м) = 4 10^-4 м^2 1.0005 ≈ 4.002 * 10^-4 м^2.
Теперь находим ёмкость конденсатора: C = 8.85 10^-12 Ф/м 2 4.002 10^-4 м^2 / 2 10^-3 м ≈ 7.1092 10^-15 Ф.
Затем, найдем заряд на пылинке: Q = C V = 7.1092 10^-15 Ф 200 В = 1.42184 10^-12 Кл.
Наконец, найдем количество электронов на пылинке: m = 10 10^-9 кг, ρ = 1200 кг/м^3, N = m / (m_0 ρ),
где m_0 - масса электрона, m_0 = 9.11 * 10^-31 кг.
Подставляем значения: N = 10 10^-9 кг / (9.11 10^-31 кг 1200 кг/м^3) = 10 10^-9 кг / 1.0932 10^-27 кг/м^3 ≈ 9.15 10^17.
Ответ: на пылинке находится примерно 9.15 * 10^17 электронов.
Для начала найдем ёмкость конденсатора.
Ёмкость конденсатора можно найти по формуле:
С = ε0 ε A / d,
где
ε0 - диэлектрическая проницаемость вакуума, ε0 = 8.85 * 10^-12 Ф/м,
ε - диэлектрическая проницаемость керосина, ε = 2,
A - площадь пластин конденсатора,
d - расстояние между пластинами.
Площадь пластин конденсатора можно найти по формуле:
A = S = S0 * (1 + d_1 / d),
где
S0 - площадь одной пластины,
d_1 - расстояние между пластиной и пылинкой.
Подставляем значения:
S0 = 2 10^-2 м 2 10^-2 м = 4 10^-4 м^2,
d_1 = 1 10^-6 м,
d = 2 10^-3 м.
Теперь находим площадь пластин:
A = 4 10^-4 м^2 (1 + 1 10^-6 м / 2 10^-3 м) = 4 10^-4 м^2 1.0005 ≈ 4.002 * 10^-4 м^2.
Теперь находим ёмкость конденсатора:
C = 8.85 10^-12 Ф/м 2 4.002 10^-4 м^2 / 2 10^-3 м ≈ 7.1092 10^-15 Ф.
Затем, найдем заряд на пылинке:
Q = C V = 7.1092 10^-15 Ф 200 В = 1.42184 10^-12 Кл.
Наконец, найдем количество электронов на пылинке:
m = 10 10^-9 кг,
ρ = 1200 кг/м^3,
N = m / (m_0 ρ),
где
m_0 - масса электрона, m_0 = 9.11 * 10^-31 кг.
Подставляем значения:
N = 10 10^-9 кг / (9.11 10^-31 кг 1200 кг/м^3) = 10 10^-9 кг / 1.0932 10^-27 кг/м^3 ≈ 9.15 10^17.
Ответ: на пылинке находится примерно 9.15 * 10^17 электронов.