Капелька масла радиусом 1 мкм, несущая на себе заряд двух электронов, находится в равновесии в поле расположенного горизонтально плоского конденсатора, когда к нему приложено напряжение 820 В. Расстояние между пластинами 8 мм. Плотность масла 0,8 г/см³. Чему равен заряд электрона?

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для начала найдем массу капельки масла:

V = (4/3) π r^3
m = ρ * V

где r - радиус капельки, ρ - плотность масла

r = 1 мкм = 110^-6 м
ρ = 0,8 г/см³ = 0,810^3 кг/м³

V = (4/3) π (110^-6)^3 ≈ 4.210^-18 м³
m = 0,810^3 4.210^-18 ≈ 3.3610^-15 кг

Теперь найдем силу тяжести капельки масла:

F = mg

g = 9,8 Н/кг
F = 3.3610^-15 9,8 ≈ 3.3*10^-14 Н

Равновесие капельки нарушается, когда сила тяжести равна силе, действующей на нее со стороны электрического поля конденсатора:

F = qE

где q - заряд электрона, E - напряженность электрического поля

E = U/d
E = 820 В / 8*10^-3 м ≈ 102500 В/м

3.310^-14 = q 102500
q ≈ 3.2*10^-19 Кл

Таким образом, заряд электрона равен примерно 1.6*10^-19 Кл.