Một hạt bụi nhỏ có khối lượng $m = 0,1mg$, nằm lơ lửng trong điện trường giữa hai bản kim

Câu hỏi số 946215:

Vận dụng

Một hạt bụi nhỏ có khối lượng $m = 0,1mg$, nằm lơ lửng trong điện trường giữa hai bản kim loại phẳng. Các đường sức điện có phương thẳng đứng và chiều hướng từ dưới lên trên. Hiệu điện thế giữa hai bản là 120 V. Khoảng cách giữa hai bản là 1 cm. Xác định điện tích của hạt bụi. Lấy $g = 10m/s^{2}$.

Quảng cáo

Xem lời giải

Câu hỏi:946215

Phương pháp giải

Hạt bụi nằm lơ lửng khi các lực tác dụng lên nó cân bằng. Ở đây hạt bụi chịu tác dụng của trọng lực $\overset{\rightarrow}{P}$ (hướng xuống) và lực điện ${\overset{\rightarrow}{F}}_{d}$. Để cân bằng, lực điện ${\overset{\rightarrow}{F}}_{d}$ phải hướng lên và có độ lớn bằng trọng lượng: $\left. F_{d} = P\Leftrightarrow \middle| q \middle| E = mg \right.$.

Xác định dấu của điện tích dựa vào chiều của lực điện và chiều của điện trường: ${\overset{\rightarrow}{F}}_{d} = q\overset{\rightarrow}{E}$.

Giải chi tiết

Đổi $m = 0,1mg = 10^{- 7}kg$; $d = 1cm = 0,01m$.

Cường độ điện trường giữa hai bản kim loại là:

$E = \dfrac{U}{d} = \dfrac{120}{0,01} = 12000V/m$

Điều kiện để hạt bụi nằm lơ lửng cân bằng là lực điện phải cân bằng với trọng lực ($F_{d} = P$):

$\left| q \middle| E = mg\Rightarrow \middle| q \middle| = \dfrac{mg}{E} = \dfrac{10^{- 7} \cdot 10}{12000} \approx 8,33 \cdot 10^{- 11}C \right.$

Vì trọng lực hướng xuống nên lực điện ${\overset{\rightarrow}{F}}_{d}$ phải hướng thẳng đứng lên trên. Mặt khác, các đường sức điện (véctơ $\overset{\rightarrow}{E}$) cũng hướng từ dưới lên trên.

Do ${\overset{\rightarrow}{F}}_{d}$ và $\overset{\rightarrow}{E}$ cùng chiều nên hạt bụi mang điện tích dương ($q > 0$).

Vậy $q \approx 8,33 \cdot 10^{- 11}C$.

Group 2K9 ôn Thi ĐGNL & ĐGTD Miễn Phí

Câu hỏi trước Câu tiếp theo

>> Học trực tuyến Lớp 11 cùng thầy cô giáo giỏi trên Tuyensinh247.com. Bứt phá điểm 9,10 chỉ sau 3 tháng. Cam kết giúp học sinh lớp 11 học tốt, hoàn trả học phí nếu học không hiệu quả.