большая капля ртути получена в результате слияния 125 маленьких капелек до какого потенциала

Решение «популярных» задач по физике на тему «Потенциал»

Разберем сегодня несколько задач по физике, связанных с вычислением потенциала сферы. Так уж сложилось, что новые задачи по физике появляются значительно реже, нежели, к примеру скажем, по математике. Оно и понятно, ведь придумать оригинальную физическую задачу далеко не просто. Из года в год в различных физических олимпиадах, вариантах ЕГЭ по физике и других диагностических работах появляются одни и те же задачи, причем зачастую авторы по разным причинам не меняют даже числовых значений входящих в условие параметров. Решение некоторых таких часто встречающихся (напрашивается назвать их «бородатыми», но мы назовем их лучше «популярными») задач приведено в данной статье.

Задача 1. В одну большую каплю сливают n одинаковых капелек ртути, заряженных до потенциала φ. Каков будет потенциал Φ этой капли? Считать, что капли имеют сферическую форму.

Решение. Потенциал заряженного шара (коим по условию является каждая из капель) определяется по формуле:

Тогда потенциал образовавшейся после слияния капли можно определить так:

Общий заряд Q, по закону сохранения заряда, определяется суммой зарядов q каждой маленькой капли: Q = n · q. Как связать радиус R получившейся большой капли с радиусом r каждой малой? Используем то, что в результате слияния не изменяется объем ртути, то есть (предполагается, что вы помните формулу для вычисления объема шара, если нет — загляните сюда):

есть по определению потенциал одной маленькой капли, поэтому окончательно получаем ответ:

Задача 2. Металлический шар радиусом r помещен в жидкий диэлектрик с плотностью ρ₂. Плотность материала, из которого изготовлен шар, ρ₁ (ρ₁ > ρ₂). Чему равен заряд шара, если в однородном электрическом поле, направленном вертикально вверх, шар оказался взвешенным в жидкости? Электрическое поле создается двумя параллельными пластинами, расстояние между которыми d, а разность потенциалов U.

Решение.

Поскольку шар находится в равновесии, векторная сумма всех сил, действующих на него, равна нулю

На шар действуют три силы: сила тяжести mg = ρ₁gV (направлена вниз), выталкивающая сила Архимеда F_A = ρ₂gV (направлена вверх), сила Кулона F_q = qE (направлена вверх). То, что сила Кулона направлена вверх следует из того, что плотность материала шара больше плотности жидкого диэлектрика, в котором он плавает. Это означает, что он утонул бы, не будь он заряжен. Спасает его от этого дополнительная сила Кулона, сонаправленная с выталкивающей силой Архимеда.

Шар находится в равновесии, значит векторная сумма всех действующих на него сил равна нулю:

Или в проекции на вертикальную ось:

С учетом написанных выше формул:

С учетом формулы для объема шара (V = 4/3πr 3 ) и формулы, отражающей взаимосвязь напряженности поля с напряжением между двумя точками (U=E·d), получаем окончательный ответ:

Задача 3. Проводник длиной l движется с постоянным ускорением a, направленным вдоль его оси. Определите напряжение, возникающее между концами проводника; m_e — масса электрона, |e| — элементарный заряд.

Решение. В процессе движения стержня часть электронов по инерции смещается к одному из его концов (ситуация напоминает поезд в метро — стержень — и едущих в нем пассажиров — электроны).

Процесс перетекания будет продолжаться до тех пор, пока возникшее в стержне электрическое поле не начнет действовать на электроны с силой |e|E, где E — напряженность этого поля, равной по величине m_ea. Напряженность поля связана с напряжением между концами проводника соотношением: U = E · l. После всех подстановок и преобразований получает ответ:

Задачи взяты из сборника В. И. Васюкова, С. Н. Дмитриева, Ю. А. Струкова «Физика: сборник задач для поступающих в вузы». Все задания в этом сборнике приведены с ответами, поэтому при желании вы можете самостоятельно оценить свои силы в их решении. Присылайте свои вопросы и интересные задачи, и мы обязательно разберем их в одной из следующих статей.

Источник

Тысяча одинаковых шарообразных капелек ртути заряжены до одинакового потенциала

Условие задачи:

Тысяча одинаковых шарообразных капелек ртути заряжены до одинакового потенциала 0,1 В. Определите потенциал большой шарообразной капли, получившейся в результате слияния малых капель.

Задача №6.4.6 из «Сборника задач для подготовки к вступительным экзаменам по физике УГНТУ»

\(N=1000\), \(\varphi_0=0,1\) В, \(\varphi-?\)

Решение задачи:

Вы должны понимать, что объем большой шарообразной капли \(V\) равен сумме объемов \(V_0\) всех маленьких капелек ртути, которых согласно условию всего \(N\) штук. Поэтому имеет место равенство:

Пусть радиус большой капли равен \(R\), радиус маленьких капелек – \(r\), тогда, вспомнив формулу из математики для определения объема шара, можно записать формулу (1) в следующем виде:

Запишем формулы для определения электроемкостей большой \(C\) и маленьких \(C_0\) капель:

Поделим верхнее равенство на нижнее:

Если учесть ранее полученное (2), имеем:

Из закона сохранения заряда следует, что между зарядом большой капли \(q\) и зарядами \(q_0\) капель в количестве \(N\) штук существует соотношение:

Запишем формулы для определения потенциалов большой \(\varphi\) и маленьких \(\varphi_0\) капель через заряды и электроемкости:

Поделим верхнее равенство на нижнее, тогда:

Учитывая (3) и (4), получим:

Задача решена в общем виде, считаем ответ:

Ответ: 10 В.

Если Вы не поняли решение и у Вас есть какой-то вопрос или Вы нашли ошибку, то смело оставляйте ниже комментарий.

Источник

Шарообразная капля, имеющая потенциал 2,5 В, получена в результате слияния двух

Условие задачи:

Шарообразная капля, имеющая потенциал 2,5 В, получена в результате слияния двух одинаковых капелек. Определить, до какого потенциала были заряжены мелкие капельки?

Задача №6.4.8 из «Сборника задач для подготовки к вступительным экзаменам по физике УГНТУ»

Решение задачи:

Пусть \(q_0\) – заряд маленьких капель, \(q\) – заряд большой капли, которая получилась при слиянии маленьких, \(C_0\) и \(C\) – электроемкости маленьких и большой капель соответственно. Запишем формулы для определения потенциалов большой \(\varphi\) и маленьких \(\varphi_0\) капель через заряды и электроемкости:

Поделим нижнее равенство на верхнее, тогда:

Понятно, что объем большой капли \(V\) равен сумме объемов \(V_0\) двух маленьких капелек. Поэтому имеет место равенство (по условию \(N=2\)):

Пусть радиус большой капли равен \(R\), радиус маленьких капелек – \(r\), тогда, вспомнив формулу из математики для определения объема шара, можно записать формулу (2) в следующем виде:

Запишем формулы для определения электроемкостей большой \(C\) и маленьких \(C_0\) капель:

Поделим верхнее равенство на нижнее:

Если учесть ранее полученное (3), имеем:

Из закона сохранения заряда следует, что между зарядом большой капли \(q\) и зарядами \(q_0\) маленьких капель в количестве \(N\) штук существует соотношение:

Подставим в формулу (1) выражения (4) и (5):

Мы получили решение задачи в общем виде. Посчитаем ответ:

Ответ: 1,57 В.

Если Вы не поняли решение и у Вас есть какой-то вопрос или Вы нашли ошибку, то смело оставляйте ниже комментарий.

Источник

125 маленьких заряженных капелек ртути сливаются в одну большую каплю?

125 маленьких заряженных капелек ртути сливаются в одну большую каплю.

Во сколько раз напряженность электрического поля у поверхности большой капли больше, чем у поверхности маленькой капли?

В два раза больше из за плотности.

Четыре одинаковых капли ртути заряженных до потенциала er = 10В, сливаются в одну?

Четыре одинаковых капли ртути заряженных до потенциала er = 10В, сливаются в одну.

Каков потенциал U, образовавшейся капли?

1. В результате слияния N = 64 капелек воды, заряженных одинаково, образовалась одна большая капля?

1. В результате слияния N = 64 капелек воды, заряженных одинаково, образовалась одна большая капля.

Во сколько раз потенциал φ0 большой капли отличается от потенциала φ малой капли?

Капли имеют форму шара.

. В плоском горизонтально расположенном конденсаторе заряженная капля ртути находится в равновесии при напряженности поля между плас¬тинами 600 кВ / м?

. В плоском горизонтально расположенном конденсаторе заряженная капля ртути находится в равновесии при напряженности поля между плас¬тинами 600 кВ / м.

Помогите решить задачу, желательно поподробнееЧетыре одинаковых капли ртути, заряженных до потенциала = 10 В, сливаются в одну?

Помогите решить задачу, желательно поподробнее

Четыре одинаковых капли ртути, заряженных до потенциала = 10 В, сливаются в одну.

Каков потенциал образовавшейся капли.

Каков потенциал большой капли ртути, получившейся в результате слияния этих капелек?

Между двумя заряженными горизонтальными пластинками неподвижно «висит» заряженная капля воды?

Между двумя заряженными горизонтальными пластинками неподвижно «висит» заряженная капля воды.

Выберите правильное утверждение.

А)Капля заряжена положительно б)Капля заряжена отрицательно в)В более сильном электрическом поле капля двигалась бы вниз.

Почему две капли ртути приведенные в соприкосновение сливаются в одну?

Почему две капли ртути приведенные в соприкосновение сливаются в одну.

Решат только лучшие?

Решат только лучшие!

Восемь одинаковых маленьких капель ртути, заряженные равными зарядами, сливабс в одну сферическую каплю.

Отношение потенциала большой капли к потенциалу маленькой капли равно.

Какой заряд образовавшейся капли?

ПОМОГИТЕ, ОЧЕНЬ СРОЧНО НУЖНО?

ПОМОГИТЕ, ОЧЕНЬ СРОЧНО НУЖНО!

Две заряженных капель ртути радиусом r = 1, 0 мм и зарядом q = 10 нКл каждая сливаются в одну большую каплю.

Найти потенциал полученной капли.

Отношение объема V2 = nV1 где n = 2.

Источник

👉 Как получить работу? Ответ: Напишите мне в whatsapp и я вышлю вам форму оплаты, после оплаты вышлю решение.

➕ Как снизить цену? Ответ: Соберите как можно больше задач, чем больше тем дешевле, например от 10 задач цена снижается до 50 руб.

➕ Вы можете помочь с разными работами? Ответ: Да! Если вы не нашли готовую работу, я смогу вам помочь в срок 1-3 дня, присылайте работы в whatsapp и я их изучу и помогу вам.

⚡ Условие + 37% решения:

Решение Запишем выражение для потенциала 0 капли ртути: r q k 0 0  Где 2 2 9 9 10 Кл Н м k    – коэффициент пропорциональности; 0 q – заряд одной меньшей капли ртути; r – радиус капли. Отсюда:

Готовые задачи по физике которые сегодня купили:

Образовательный сайт для студентов и школьников

Копирование материалов сайта возможно только с указанием активной ссылки «www.lfirmal.com» в качестве источника.

© Фирмаль Людмила Анатольевна — официальный сайт преподавателя математического факультета Дальневосточного государственного физико-технического института

Источник