Задача по электростатике, физика Между горизонтальными пластинами плоского конденсатора на пластмассовой пружине подвешен заряженный шарик. Когда конденсатор присоединяют к источнику напряжения с ЭДС 500 В, пружина растягивается на 1 см. Найдите заряд (в мкКл) шарика, если жесткость пружины 10 Н/м, а расстояние между пластинами конденсатора 20 см.

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для решения задачи воспользуемся формулой для потенциальной энергии упругой деформации пружины:

(E_{пр} = \frac{1}{2}kx^2),

где k - жесткость пружины, x - удлинение пружины.

Поскольку пружина растягивается на 1 см, то (x = 0.01 \ м).

Также известно, что работа электрического поля при перемещении заряженного шарика между пластинами конденсатора равна работе упругой силы пружины:

(qEd = \frac{1}{2}kx^2),

где q - заряд шарика, E - напряженность поля между пластинами конденсатора, d - расстояние между пластинами.

Напряженность поля между пластинами конденсатора определяется как (E = \frac{U}{d} = \frac{500}{0.2} = 2500 \ В/м).

Теперь можем подставить известные величины в формулу и найти заряд шарика:

(q \cdot 2500 \cdot 0.2 = \frac{1}{2} \cdot 10 \cdot (0.01)^2),

(q = \frac{0.0005}{500} = 1 \ мкКл).

Ответ: заряд шарика составляет 1 мкКл.