Решение: Равновесие капли в конденсаторе
Между горизонтальными обкладками плоского конденсатора висит заряженная капелька ртути. Какова разность потенциалов обкладок, если расстояние между ними равно $2\ \text{см}$, заряд капельки равен $5{,}44 \times 10^{-18}\ \text{Кл}$, а объём капельки равен $2 \times 10^{-18}\ \text{м}^3$?
Решение по шагам
4 шагаНа покоящуюся капельку действуют сила тяжести и электрическая сила. Так как капелька находится в равновесии, модули этих сил равны.
$$qE = mg$$Масса капельки равна произведению плотности ртути на её объём.
$$m = \rho V = 1{,}36 \times 10^4 \cdot 2 \times 10^{-18} = 2{,}72 \times 10^{-14}\ \text{кг}$$Выразим напряжённость электрического поля из условия равновесия.
$$E = \frac{mg}{q} = \frac{2{,}72 \times 10^{-14} \cdot 9{,}8}{5{,}44 \times 10^{-18}} = 4{,}9 \times 10^4\ \text{В/м}$$Разность потенциалов между обкладками плоского конденсатора равна произведению напряжённости поля на расстояние между обкладками. Расстояние $2\ \text{см} = 2 \times 10^{-2}\ \text{м}$.
$$U = Ed = 4{,}9 \times 10^4 \cdot 2 \times 10^{-2} = 980\ \text{В}$$Разность потенциалов между обкладками равна $980\ \text{В}$.
Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
Не учитывают силу тяжести и не записывают условие равновесия.
Используют расстояние между обкладками в сантиметрах вместо метров.
Не находят массу капельки через плотность ртути и её объём.
Путают напряжённость поля с разностью потенциалов.