До какого максимального заряда можно зарядить металлический шар радиусом R=0,10 М, если обучать его электродами, имеющими на бесконечности скорость V0=1,0×10^6 м/с? Масса электрона me=9,1×10^-31 кг, заряд e=1,6×10^-19Кл
Для нахождения максимального заряда, который можно зарядить шар, мы можем использовать закон сохранения энергии. Когда электрон, имеющий на бесконечности скорость V0, попадает на металлический шар, его кинетическая энергия преобразуется в потенциальную энергию электронов на шаре.
Пусть q - заряд металлического шара, а E - его потенциал. Тогда изменение потенциальной энергии электрона при перемещении на бесконечность равно изменению его кинетической энергии:
eV0 = qE
В то же время, энергия потенциального заряда шара равна qE, а кинетическая энергия электрона после столкновения равна eV0. Таким образом, по закону сохранения энергии:
1/2 mV0^2 = qE
где m - масса электрона.
Подставляя значение V0 и m и зная, что E = kq/R (где k - постоянная Кулона, равная 8,99х10^9 Н*м^2/Кл^2), мы получим:
1/2 me V0^2 = q k q/R
Отсюда находим значение заряда (q):
q = 2 me V0^2 / (k R)
Подставив все известные нам значения, мы получим:
q = 29.110^-31 (1.0 10^6)^2 / (8.99 10^9 0.10)
q ≈ 2.02 * 10^-18 Кл
Таким образом, максимальный заряд, который можно зарядить металлический шар радиусом R=0.10 м, составляет примерно 2.02 * 10^-18 Кл.
Для нахождения максимального заряда, который можно зарядить шар, мы можем использовать закон сохранения энергии. Когда электрон, имеющий на бесконечности скорость V0, попадает на металлический шар, его кинетическая энергия преобразуется в потенциальную энергию электронов на шаре.
Пусть q - заряд металлического шара, а E - его потенциал. Тогда изменение потенциальной энергии электрона при перемещении на бесконечность равно изменению его кинетической энергии:
eV0 = qE
В то же время, энергия потенциального заряда шара равна qE, а кинетическая энергия электрона после столкновения равна eV0. Таким образом, по закону сохранения энергии:
1/2 mV0^2 = qE
где m - масса электрона.
Подставляя значение V0 и m и зная, что E = kq/R (где k - постоянная Кулона, равная 8,99х10^9 Н*м^2/Кл^2), мы получим:
1/2 me V0^2 = q k q/R
Отсюда находим значение заряда (q):
q = 2 me V0^2 / (k R)
Подставив все известные нам значения, мы получим:
q = 29.110^-31 (1.0 10^6)^2 / (8.99 10^9 0.10)
q ≈ 2.02 * 10^-18 Кл
Таким образом, максимальный заряд, который можно зарядить металлический шар радиусом R=0.10 м, составляет примерно 2.02 * 10^-18 Кл.