Кульку, що має об'єм 0,6 см³ і заряд 10 нКл, помістили в посудину з гасом. Густина матеріалу, з якого виготовлено кульку, дорівнює 1500 кг/м³. Знайдіть напруженість вертикального електричного поля, у яке треба помістити посудину, щоб кулька плавала всередині гасу. Густина гасу 800 кг/м³. Вважайте, що g=10 м/с².​

Запишемо умову в одиницях СІ.

Дано:

$V=0,6*10^{-6}$ м³

$q=10^{-8}$ Кл
$\rho_1=1500$ кг/м³

$\rho_2=800$ кг/м³

$g=10$ м/с²

Знайти:  $Е_з$

$E=\frac{F}{q}$        (1)

На кульку будуть діяти наступні сили:

- сила земного тяжіння P=mg, напрямлена донизу.

- виштовхувальна  сила $F_a=\rho Vg$, напрямлена уверх

- сила дії електричного поля F=qE, напрямлена уверх.

$P=F_a+F$       (2)

$mg=\rho_2 Vg+qE$        (3)

$m=\rho_1 V$       (4)

$\rho_1Vg=\rho_2Vg+qE$        (5)

$qE=\rho_1Vg-\rho_2Vg=Vg(\rho_1-\rho_2)$        (6)

$E=\frac{Vg(\rho_1-\rho_2)}{q}$        (7)

$E=\frac{0,6*10^{-6}*10*(1500-800)}{10^{-8}}=420000$ В/м  

Але нам слід врахувати, що гас є діелектриком, а напруженість електричного  поля всередині  діелектрика, який знаходиться у зовнішньому електростатичному полі, зменшується за рахунок поляризації діелектрика у кількість разів, що дорівнює відносній діелектричній проникності діелектрика $\varepsilon$. 

Дивимось табличку. 

$\varepsilon=2,1$

Таким чином, напруженість зовнішнього електростатичного поля має бути в $\varepsilon=2,1$  раза більша за напруженість електричного поля у гасі. 

$E_з=\varepsilon Е=2,1*420000=882000$ В/м

Відповідь: 882000 В/м  

Ваш відгук, коментар або лайк дуже важливий для підтримки сайту. Не пошкодуйте 10 секунд свого часу. Не зрозуміли - запитуйте, поясню. Потрібна допомога - пишіть на ivankonosovskiy@gmail.com Допоможу безкоштовно