Көлденең 10 кВ/м өрістегі жіпке ілінген массасы 2 г шарик 45°-қа ауытқыды. Шариктің зарядын және жіптің керілуін табыңыз — Физика есептері | PhysLabo
Loading...

Біртекті электр өрісіндегі жіпке ілінген зарядталған шарик

Орташа 10-сынып Электр / Электростатика
Шарты

Жеңіл жібек жіпке ілінген массасы $m = 2$ г шарик кернеулігі $E = 10$ кВ/м көлденең біртекті электр өрісіне орналастырылған. Шарик ауытқып, жіп тік сызықпен $\alpha = 45°$ бұрыш жасады (суретті қараңыз). Шариктің зарядын (шамасы мен таңбасын) және жіптің керілу күшін табыңыз. $g = 10$ м/с² деп алыңыз.

Көлденең біртекті E электр өрісіндегі жіпке ілінген зарядталған шарик; жіп α бұрышқа ауытқыған; mg, qE және T көрсетілген
Берілгені
  • $m = 2$ г $= 2 \cdot 10^{-3}$ кг
  • $E = 10$ кВ/м $= 10^4$ В/м
  • $\alpha = 45°$
  • $g = 10$ м/с²
  • $q = ?$
  • $T = ?$
Кеңестер
Кеңес 1 / 2
Шарик тепе-теңдікте: $mg$ керілу күшінің тік құраушысымен, ал электр күші $qE$ көлденең құраушысымен теңеседі.
Кеңес 2 / 2
$T\sin\alpha = qE$ және $T\cos\alpha = mg$ теңдеулерін бөлсеңіз, $\mathrm{tg}\,\alpha = qE/(mg)$ шығады. Заряд таңбасын күштің өріске қатысты бағытымен анықтаңыз.
Шығару жолы

Шарикке ауырлық күші $m\vec g$, электр күші $q\vec E$ және жіптің керілу күші $\vec T$ әсер етеді. Шарик тепе-теңдікте — күштердің қосындысы нөлге тең.

Күштер үшбұрышы: үш вектордың қосындысы нөлге тең
Күштер үшбұрышы: үш вектордың қосындысы нөлге тең

1. Осьтерге проекциялар:

$$T\cos\alpha = mg, \qquad T\sin\alpha = qE$$

2. Екінші теңдеуді біріншісіне бөлеміз:

$$\mathrm{tg}\,\alpha = \frac{qE}{mg} \;\Rightarrow\; q = \frac{mg\,\mathrm{tg}\,\alpha}{E} = \frac{2 \cdot 10^{-3} \cdot 10 \cdot 1}{10^4} = 2 \cdot 10^{-6} \text{ Кл} = 2 \text{ мкКл}$$

3. Электр күші өріс бойымен бағытталған, сондықтан заряд оң.

4. Жіптің керілуі:

$$T = \frac{mg}{\cos\alpha} = \frac{0{,}02}{0{,}707} \approx 0{,}028 \text{ Н}$$
Жауап

$q = +2$ мкКл, $T \approx 0{,}028$ Н

Осы тараудағы есептер
Осы тараудағы симуляторлар
Тарау тізіміне оралу