Sähkökenttä ja kondensaattori

"Kondensaattorilevyjen välissä riippuu kuvan mukaisesti pieni varattu pallo (massa 1,2 g, varaus 5,0 nC) Levyjen välinen etäisyys on 4,0mm ja levyjen pinta-ala 1,0m^2.

a) Millaisen kulman pallo muodostaa pystyakselin kanssa, kun kondensaattori varataan jännitteellä 180V?

Kuvassa on siis kondensaattori kytketty tasavirtalähteeseen ja levyjen välissä roikkuu langasta pallo.

Miten tehtävä pitäisi ratkaista? Itse olen aluksi selvittänyt sähkökentän suunnan ja päätellyt mihin suuntaan pallo kääntyy sähkökentän vaikutuksesta. Newton II:n perusteella saadaan x ja y-suunnassa tasapainoehdot:

y: mg = Sin a T (T on siis langan jännitysvoima)
x: qE = Cos a T

Puolittain jakamalla saadaan siis mg/qE = Tan a. Ongelmaa tuottaa nyt sähkökentän voimakkuus E. Sähkökentällehän pätee U=Ed, mutta annettu jännitehän on kondensaattorin jännite. Lisäksi annetuilla tiedoilla voidaan laskea kondensaattorin kapasitanssi ja sitä kautta varaus (U= Q/C), mutta mitä niillä tiedoilla tehdään, sillä tasapainoehdossa esiintyvä q pitäisi olla pallon varaus. Miten jatketaan?
1343
Äänestä

Muut lukivat myös

Vastaukset 1

Vanhimmat

F=QE ja E= 180V/0.004m eli poikkeuttavaksi voimaksi saadaan 5nC x 180V/0.004m = 2.25 x 10^-4 N.
Kun alaspäin vetävä voima on mg = 9.82m/s2 x 0.0012kg = 0.011784 N saadaan kulmaksi pystysuoran ja langan välille tan^-1(0.000225/0.011784) = 1.09385... astetta.

Äänestä

Kommentoi aloitusta


Douche2 kirjoitti:

"Kondensaattorilevyjen välissä riippuu kuvan mukaisesti pieni varattu pallo (massa 1,2 g, varaus 5,0 nC) Levyjen välinen etäisyys on 4,0mm ja levyjen pinta-ala 1,0m^2.

a) Millaisen kulman pallo muodostaa pystyakselin kanssa, kun kondensaattori varataan jännitteellä 180V?

Kuvassa on siis kondensaattori kytketty tasavirtalähteeseen ja levyjen välissä roikkuu langasta pallo.

Miten tehtävä pitäisi ratkaista? Itse olen aluksi selvittänyt sähkökentän suunnan ja päätellyt mihin suuntaan pallo kääntyy sähkökentän vaikutuksesta. Newton II:n perusteella saadaan x ja y-suunnassa tasapainoehdot:

y: mg = Sin a T (T on siis langan jännitysvoima)
x: qE = Cos a T

Puolittain jakamalla saadaan siis mg/qE = Tan a. Ongelmaa tuottaa nyt sähkökentän voimakkuus E. Sähkökentällehän pätee U=Ed, mutta annettu jännitehän on kondensaattorin jännite. Lisäksi annetuilla tiedoilla voidaan laskea kondensaattorin kapasitanssi ja sitä kautta varaus (U= Q/C), mutta mitä niillä tiedoilla tehdään, sillä tasapainoehdossa esiintyvä q pitäisi olla pallon varaus. Miten jatketaan?

Anonyymi
5000

Ilmoita asiaton sisältö

  • Sisältää materiaalia, joka on loukkaavaa, herjaavaa, rasistista, uhkailevaa tai ahdistelevaa.

  • Materiaali sisältää nimiä, yhteystietoja tai muita henkilökohtaisia tietoja. Julkisuuden henkilöistä, julkisissa viroissa toimivista ihmisistä sekä yritysten vastuuhenkilöistä saa keskustella työhön liittyen. Myös yksityiselämään liittyvistä asioista voi keskustella siltä osin, kuin niistä on julkisesti kerrottu.

  • Sisältää lapsille haitallista tai heiltä kiellettyä materiaalia. Seksuaalinen sisältö on sallittua aiheeseen tarkoitetuilla palstoilla, joiden ikäraja on 18 vuotta.

  • Lainvastaista sisältöä voi olla mm. yksityiselämää loukkaavan tiedon levitys, kiihottaminen kansanryhmää vastaan, laiton uhkaaminen, alaikäisiin liittyvä seksuaalinen sisältö/grooming, petokset, identiteettivarkaudet, kunnianloukkaukset ja tekijänoikeusrikkomukset.

  • Sisältö ei liity palstan tai keskusteluketjun aiheeseen.

  • Viesti ei ole suomea tai ruotsia (pl. International Forums), se sisältää mainontaa, se sisältää tekijänoikeuksin suojattua materiaalia, se on massapostitus tai jokin muu syy.

Jaa keskustelu