21

Решение: Равновесие капли в конденсаторе

ЕГЭ · Физика · Задание 21 · Электростатика и конденсаторы
ПовышеннаяФИПИ4D5DA2Развёрнутое решение≈ 8 минутРазбор в 4 шага
Условие

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 $2 \times 10^{-18}\ \text{м}^3$?

Открыть задачу и решить самому
Дальше ответЕсли ещё решаете — начните с подсказок: они ведут к ответу, но не выдают его.
К подсказкам

Решение по шагам

4 шага
1

На покоящуюся капельку действуют сила тяжести и электрическая сила. Так как капелька находится в равновесии, модули этих сил равны.

$$qE = mg$$
2

Масса капельки равна произведению плотности ртути на её объём.

$$m = \rho V = 1{,}36 \times 10^4 \cdot 2 \times 10^{-18} = 2{,}72 \times 10^{-14}\ \text{кг}$$
3

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 $2\ \text{см} = 2 \times 10^{-2}\ \text{м}$.

$$U = Ed = 4{,}9 \times 10^4 \cdot 2 \times 10^{-2} = 980\ \text{В}$$
Ответ

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.

Закрепить приёмВ теме «Электростатика и конденсаторы» ещё 120 задач — с ответом и таким же разбором.
Тренироваться

Как решать задание 21 ЕГЭ, физика

Разбор этой задачи разложен на 4 шага: видно, откуда берётся каждое число и где теряется балл. Ответ приведён рядом с выкладками, а не вместо них.

Задача из темы «Электростатика и конденсаторы»: в ней 121 задача, и у каждой есть такой же разбор. Регистрация не нужна.