Каков будет величина заряда, передаваемого от одного шарика к другому, и каким будет потенциал шариков после их соединения, если их радиусы составляют 0,03 и 0,06 метра соответственно, а их потенциалы равны 600 и 900 В соответственно?
Morskoy_Korabl
Для решения данной задачи необходимо использовать закон сохранения электрического заряда и формулы, связанные с этим законом.
Передача заряда между шариками происходит из-за разности их потенциалов. При соединении шариков, потенциалы шариков будут выравниваться, а их заряды будут перераспределяться.
Используем формулу для определения заряда \( Q \) на электрически заряженной сфере:
\[ Q = k \cdot \frac{{4\pi r^2 \cdot V}}{{m}} \]
Где:
\( k \) - постоянная Кулона, \( k = 9 \times 10^9 \, \text{Н} \cdot \text{м}^2/\text{Кл}^2 \)
\( r \) - радиус сферы
\( V \) - потенциал сферы
\( m \) - коэффициент, зависящий от формы и распределения заряда на сфере (для однородно заряженной сферы \( m = 1 \))
Теперь найдем заряд каждого шарика и их потенциал после соединения.
Для первого шарика:
\( r_1 = 0.03 \, \text{м} \)
\( V_1 = 600 \, \text{В} \)
\( Q_1 = 9 \times 10^9 \times \frac{{4\pi \times (0.03)^2 \times 600}}{{1}} \)
Для второго шарика:
\( r_2 = 0.06 \, \text{м} \)
\( V_2 = 900 \, \text{В} \)
\( Q_2 = 9 \times 10^9 \times \frac{{4\pi \times (0.06)^2 \times 900}}{{1}} \)
Теперь найдем заряд, передаваемый от одного шарика к другому:
\( \Delta Q = Q_2 - Q_1 \)
Теперь найдем потенциал после их соединения. После соединения шариков, у них появится общий потенциал \( V_{\text{общий}} \), который можно найти с помощью закона сохранения электрического заряда:
\( Q_1 + Q_2 = Q_{\text{общий}} \cdot k \)
Отсюда найдем значение \( Q_{\text{общий}} \) и потенциал \( V_{\text{общий}} \).
Теперь проведем вычисления:
Для первого шарика:
\( Q_1 = 9 \times 10^9 \times \frac{{4\pi \times (0.03)^2 \times 600}}{{1}} \)
\( Q_1 = 9.54 \times 10^{-5} \, \text{Кл} \)
Для второго шарика:
\( Q_2 = 9 \times 10^9 \times \frac{{4\pi \times (0.06)^2 \times 900}}{{1}} \)
\( Q_2 = 2.1648 \times 10^{-4} \, \text{Кл} \)
Заряд, передаваемый от одного шарика к другому:
\( \Delta Q = Q_2 - Q_1 \)
\( \Delta Q = 2.1648 \times 10^{-4} - 9.54 \times 10^{-5} \)
\( \Delta Q = 1.2103 \times 10^{-4} \, \text{Кл} \)
Заряды шариков после соединения:
\( Q_{\text{общий}} = Q_1 + Q_2 \)
\( Q_{\text{общий}} = 9.54 \times 10^{-5} + 2.1648 \times t 10^{-4} \)
\( Q_{\text{общий}} = 3.1193 \times 10^{-4} \, \text{Кл} \)
Теперь найдем потенциал после соединения:
\( Q_{\text{общий}} = V_{\text{общий}} \times k \)
\( V_{\text{общий}} = \frac{{Q_{\text{общий}}}}{{k}} \)
\( V_{\text{общий}} = \frac{{3.1193 \times 10^{-4}}}{{9 \times 10^9}} \)
\( V_{\text{общий}} = 0.0347 \, \text{В} \)
Итак, величина заряда, передаваемого от одного шарика к другому, составляет \( 1.2103 \times 10^{-4} \) Кл, а потенциал после их соединения равен 0.0347 В.
Передача заряда между шариками происходит из-за разности их потенциалов. При соединении шариков, потенциалы шариков будут выравниваться, а их заряды будут перераспределяться.
Используем формулу для определения заряда \( Q \) на электрически заряженной сфере:
\[ Q = k \cdot \frac{{4\pi r^2 \cdot V}}{{m}} \]
Где:
\( k \) - постоянная Кулона, \( k = 9 \times 10^9 \, \text{Н} \cdot \text{м}^2/\text{Кл}^2 \)
\( r \) - радиус сферы
\( V \) - потенциал сферы
\( m \) - коэффициент, зависящий от формы и распределения заряда на сфере (для однородно заряженной сферы \( m = 1 \))
Теперь найдем заряд каждого шарика и их потенциал после соединения.
Для первого шарика:
\( r_1 = 0.03 \, \text{м} \)
\( V_1 = 600 \, \text{В} \)
\( Q_1 = 9 \times 10^9 \times \frac{{4\pi \times (0.03)^2 \times 600}}{{1}} \)
Для второго шарика:
\( r_2 = 0.06 \, \text{м} \)
\( V_2 = 900 \, \text{В} \)
\( Q_2 = 9 \times 10^9 \times \frac{{4\pi \times (0.06)^2 \times 900}}{{1}} \)
Теперь найдем заряд, передаваемый от одного шарика к другому:
\( \Delta Q = Q_2 - Q_1 \)
Теперь найдем потенциал после их соединения. После соединения шариков, у них появится общий потенциал \( V_{\text{общий}} \), который можно найти с помощью закона сохранения электрического заряда:
\( Q_1 + Q_2 = Q_{\text{общий}} \cdot k \)
Отсюда найдем значение \( Q_{\text{общий}} \) и потенциал \( V_{\text{общий}} \).
Теперь проведем вычисления:
Для первого шарика:
\( Q_1 = 9 \times 10^9 \times \frac{{4\pi \times (0.03)^2 \times 600}}{{1}} \)
\( Q_1 = 9.54 \times 10^{-5} \, \text{Кл} \)
Для второго шарика:
\( Q_2 = 9 \times 10^9 \times \frac{{4\pi \times (0.06)^2 \times 900}}{{1}} \)
\( Q_2 = 2.1648 \times 10^{-4} \, \text{Кл} \)
Заряд, передаваемый от одного шарика к другому:
\( \Delta Q = Q_2 - Q_1 \)
\( \Delta Q = 2.1648 \times 10^{-4} - 9.54 \times 10^{-5} \)
\( \Delta Q = 1.2103 \times 10^{-4} \, \text{Кл} \)
Заряды шариков после соединения:
\( Q_{\text{общий}} = Q_1 + Q_2 \)
\( Q_{\text{общий}} = 9.54 \times 10^{-5} + 2.1648 \times t 10^{-4} \)
\( Q_{\text{общий}} = 3.1193 \times 10^{-4} \, \text{Кл} \)
Теперь найдем потенциал после соединения:
\( Q_{\text{общий}} = V_{\text{общий}} \times k \)
\( V_{\text{общий}} = \frac{{Q_{\text{общий}}}}{{k}} \)
\( V_{\text{общий}} = \frac{{3.1193 \times 10^{-4}}}{{9 \times 10^9}} \)
\( V_{\text{общий}} = 0.0347 \, \text{В} \)
Итак, величина заряда, передаваемого от одного шарика к другому, составляет \( 1.2103 \times 10^{-4} \) Кл, а потенциал после их соединения равен 0.0347 В.
Знаешь ответ?