ابتدا نیروهای وارد بر ذره را شناسایی میکنیم. نیروی وزن به سمت پایین و نیروی الکتریکی به دلیل بار الکتریکی ذره. اگر ذره معلق است، این دو نیرو باید همدیگر را خنثی کنند.
- جرم ذره ۱۰ گرم و بار الکتریکی آن ۲ میکرو کولن است.
- ولتاژ بین دو صفحه ۱۰۰۰ ولت است.
گامبهگام:
- نیروی وزن را محاسبه میکنیم: $F_g = mg = 0.01 \times 10 = 0.1 N$
- چون ذره معلق است، نیروی الکتریکی باید با نیروی وزن برابر و در خلاف جهت آن باشد.
- میدان الکتریکی بین دو صفحه از رابطه $E = \frac{V}{d}$ به دست میآید.
- نیروی الکتریکی وارد بر ذره $F_e = qE = q\frac{V}{d}$ است.
- با برابر قرار دادن $F_e$ و $F_g$ داریم: $q\frac{V}{d} = mg$
- با حل این معادله برای $d$ داریم: $d = \frac{qV}{mg} = \frac{2 \times 10^{-6} \times 1000}{0.1} = 0.02 m$
پاسخ نهایی: فاصله d برابر ۰/۰۲ متر یا ۲ سانتیمتر است. چون بار الکتریکی مثبت است، صفحه بالایی باید منفی و صفحه پایینی مثبت باشد تا نیروی الکتریکی به سمت بالا باشد.
مثال مشابه: محاسبه نیروی الکتریکی بین دو بار نقطهای.
اگر میخواهی بیشتر یاد بگیری: به مبحث الکتریسیته ساکن در فیزیک یازدهم مراجعه کن.
