ID: 00002212
Пластины большого по размерам плоского конденсатора расположены горизонтально на расстоянии d = 2 см друг от друга. Напряжение на пластинах конденсатора 10 кВ. В пространстве между пластинами падает капля жидкости. Масса капли m = 5 мг. При каком значении заряда q капли её скорость будет постоянной? Влиянием воздуха на движение капли пренебречь.
Источник: ФИПИ
Капля падает между горизонтальными пластинами конденсатора. На неё действуют сила тяжести (вниз) и электрическая сила. Чтобы скорость была постоянной, силы должны уравновеситься — значит электрическая сила направлена вверх. Поле между пластинами направлено вниз, поэтому сила вверх получается только у отрицательного заряда: капля заряжена отрицательно.
Запишем условие равновесия. $mg=|q|E$, где напряжённость поля $E=\dfrac{U}{d}$.
Найдём заряд. $|q|=\dfrac{mg}{E}=\dfrac{m g d}{U}=\dfrac{5\cdot10^{-6}\cdot10\cdot2\cdot10^{-2}}{10^{4}}=10^{-10}\ \text{Кл}$. С учётом направления силы заряд отрицательный: $q=-10^{-10}$ Кл.
$q=-10^{-10}$ Кл (заряд отрицательный)