Wyznacz ładunek elektryczny pyłku o masie
, poruszającego się między dwiema naelektryzowanymi różnoimiennie płytkami, odległymi o 2 cm opada ze stałą prędkością o wartości 0,2 cm/s. Przyjmij, że płytki są ustawione w pozycji pionowej oraz zostało do nich doprowadzone napięcie o wartości 625 V, a czas, po którym doszło do zderzenia pyłku z płytką wynosił 20 s.
DANE:
SZUKANE:
WZÓR:
Wyznaczamy ładunek pyłku:
Zauważ, że skoro szybkość pyłku w kierunku płytki naelektryzowanej się ustaliła, to porusza się ona ruchem jednostajnym w jej kierunku z prędkości
. Wyznacz ją ze wzoru opisującego ten ruchu
, gdzie
– pokonana droga (w tym przypadku połowa odległości między płytkami, ponieważ pyłek znajdował się w równej odległości między nimi),
– czas trwania ruchu.
Zgodnie z pierwszą zasadą dynamiki wypadkowa siła
jest równa zeru, więc działające na pyłek siły elektryczna
oraz oporu powietrza
się równoważą, czyli ich wartości są jednakowe.
Siłę elektrostatyczną jednorodnego pola elektrycznego wyznacz ze wzoru
, gdzie
– natężenie pola (równy stosunkowi
, gdzie
– napięcie między płytkami,
– odległość między nimi), a
– ładunek pyłku.
Siłę oporu
wyznacz, znając współczynniki proporcjonalności
(obliczony w podpunkcie a)), a następnie oblicz ładunek pyłku.
Uwaga: Opór powietrza
ma inną wartość niż
z podpunktu a), ponieważ rozpatrujemy siły w poziomie.