Σωματίδιο σε Ομογενές Ηλεκτρικό Πεδίο.


1. Αφού το σωματίδιο ισορροπεί, η δύναμη που δέχεται από το πεδίο έχει φορά προς τα πάνω, άρα το σωματίδιο έχει αρνητικό φορτίο.

2. Ο αντιστάτης R3 δεν διαρρέεται από ρεύμα, οπότε η τάση μεταξύ των οπλισμών του πυκνωτή είναι ίση με V=40V. Το σωματίδιο ισορροπεί:

ΣF=0 ή F=mg ή Ε|q|=mg ή

V|q|/d= mg ή

m= V|q|/dg = 40·10-6/2·10-2·10 = 2·10-4 kg.

3. Μόλις συνδέσουμε με σύρμα τα σημεία Α και Β, οι αντιστάτες R2 και R3 συνδέονται παράλληλα με αντίσταση R23=R3·R2/(R3+R2) = 2Ω. Έτσι το ρεύμα που διαρρέει το κύκλωμα θα είναι Ι=V/Rολ= V/(R1+R23) = 40/8 Α = 5 Α .

Η τάση μεταξύ των οπλισμών του πυκνωτή είναι ίση με την τάση στα άκρα της αντίστασης R1, δηλαδή V1= Ι·R1= 5·6 V= 30V.

Επειδή μικραίνει η τάση, μειώνεται και η δύναμη από το πεδίο και το σωματίδιο επιταχύνεται προς τα κάτω:

ΣF=mα → mg – V1·|q|/d =mα ή

α= g - V1·|q|/dm = 10 m/s2 - 30·10-6/ 2·10-2·2·10-4 m/s2 = (10- 7,5) m/s2 = 2,5 m/s2.

Το σωματίδιο θα κινηθεί ευθύγραμμα ομαλά επιταχυνόμενα και y= ½ α·t2.

t2= 2·10-2/2,5 s2 = 8·10-3 → t= 0,09s.