Маленький шарик несущий заряд 5 нкл, подвешен на нити между вертикальными пластинами плоского воздушного конденсатора. масса шарика равна 5 г, площадь пластины конденсатора равна 0,2 м.кв. определите, на какой угол отклониться от вертикали нить при сообщении пластинам конденсатора заряда 1,77*(10 в -5) кл

С РИСУНКОМ И МАКСИМАЛЬНЫМИ ОБЪЯСНЕНИЯМИ

Дано: 

q1=5*10^-9Кл 

q2=1,77*10-5Кл 

g=9,8H/кг 

S=0,2м^2 

m=5*10-3кг 

к=9*10^9Hм^2/Кл^2 

Найти:a-?(альфа-угол отклонения) 

F1=mg(это сила тяжести,действующая на шарик) 

F2=4пкq1q2/S(это электрическаясила,действующая на заряженный шарик ) 

Эти силы направлены под прямым углом(здесь нужен рис) 

4пкq1q2/S=mgtga 

tga=4пкq1q2/Smg=1 

a=45градусов

Для решения данной задачи нам потребуется использовать законы электростатики и закон сохранения энергии.

1. Закон электростатики гласит, что сила притяжения или отталкивания между двумя заряженными телами пропорциональна произведению их зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. В данной задаче у нас есть шарик с зарядом 5нкл и пластины конденсатора с зарядом 1,77×10^-5 кл.

2. Закон сохранения энергии позволяет нам связать потенциальную энергию системы сил, действующих на нее. В данном случае, мы можем использовать потенциальную энергию, вызванную разностью потенциалов между пластинами конденсатора и ниткой.

Давайте перейдем к решению:

Шаг 1: Рассчитаем силу притяжения (или отталкивания) между шариком и пластиной конденсатора, используя закон электростатики: F = k(Q1 * Q2) / r^2, где F - сила притяжения (или отталкивания), k - постоянная Кулона (9 * 10^9 Н * м^2 / Кл^2), Q1 и Q2 - заряды шарика и пластины соответственно, r - расстояние между ними.

В данном случае Q1 = 5нкл, Q2 = 1,77 * 10^-5 кл, r - неизвестно.

Подставляем значения в формулу:

F = (9 * 10^9) * (5нкл) * (1,77 * 10^-5 кл) / r^2

Шаг 2: Рассчитаем массу шарика в килограммах: m = 5г / 1000 = 0,005кг.

Шаг 3: Рассчитаем силу натяжения нити, вызванную силой притяжения шарика к пластине конденсатора: T = F.

Шаг 4: Используем закон сохранения энергии для связи потенциальной энергии и силы натяжения нити: T = m * g * sin(θ), где g - ускорение свободного падения (приближенно равно 9,8 м/с^2), θ - угол отклонения нити от вертикали.

Подставляем значения и получаем:

(9 * 10^9) * (5нкл) * (1,77 * 10^-5 кл) / r^2 = 0,005кг * 9,8 м/с^2 * sin(θ)

Шаг 5: Решаем уравнение относительно угла θ:

(9 * 10^9) * (5нкл) * (1,77 * 10^-5 кл) / (0,005кг * 9,8 м/с^2) = sin(θ)

Рассчитываем значение выражения слева:

(9 * 10^9) * (5нкл) * (1,77 * 10^-5 кл) / (0,005кг * 9,8 м/с^2) ≈ 0,453

Шаг 6: Используем обратную функцию синуса (sin^-1) для определения угла θ, θ = sin^-1(0,453).

Рассчитываем значение угла θ:

θ ≈ 27,63 градуса.

Итак, шарик будет отклоняться от вертикали на угол примерно равный 27,63 градуса.