Электростатика — Задание 25 ЕГЭ по физике №00015348

Идея

Капелька «висит» неподвижно между пластинами — значит, она в равновесии. На неё действуют две силы: вниз тянет сила тяжести $mg$, вверх держит электрическая сила $qE$. Раз капля не падает и не взлетает, эти силы равны. Отсюда и найдём заряд.

Шаг 1. Условие равновесия

$qE = mg$. Поле внутри плоского конденсатора однородное: $E = \dfrac{U}{d}$. Массу выразим через плотность и объём: $m = \rho V$.

Шаг 2. Выражаем заряд

Подставляем $E$ и $m$: $q\cdot\dfrac{U}{d} = \rho V g$, откуда $q = \dfrac{\rho V g\, d}{U}$.

Шаг 3. Считаем

$q = \dfrac{13600 \cdot 2\cdot10^{-18} \cdot 10 \cdot 0{,}02}{1000} = 5{,}44\cdot10^{-18}$ Кл. Получился крошечный заряд — это всего около 34 элементарных зарядов, что для микрокапельки вполне физично.