Cho hai tấm kim loại song song, nằm ngang, nhiễm điện trái dấu. Khoảng không gian giữa hai tấm kim loại chứa đầy dầu. Điện trường giữa hai tấm kim loại là điện trường đều hướng từ trên xuống và có độ lớn 20000V/m. Một quả cầu bằng sắt có bán kính 1cm mang điện tích q nằm lơ lửng ở khoảng không gian giữa hai tấm kim loại. Điện tích q có giá trị bằng bao nhiểu? Biết khối lượng riêng của sắt là 7800kg/m3, của dầu là 800kg/m3. Lấy g = 10m/s2.
Hãy suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo sai+ Các lực tác dụng lên quả cầu gồm: lực điện \( \overrightarrow F\) , trọng lực \( \overrightarrow P \) hướng xuống và lực đẩy Acsimét \( \overrightarrow F_A\) hướng lên.
+ Điều kiện cân bằng của quả cầu:
\( \overrightarrow P + \overrightarrow F + {\overrightarrow F _A} = \overrightarrow 0 \)
\(\left\{ \begin{array}{l} P = mg = {\rho _{vat}}Vg = {\rho _{vat}}\frac{4}{3}\pi {R^3}g\\ {F_A} = {\rho _{mt}}Vg = {\rho _{mt}}\frac{4}{3}\pi {R^3}g \end{array} \right.\)
Ta có khối lượng riêng của vật lớn hơn
→ \(P>F_A→F=P−F_A\)
\( F = P - {F_A} \Leftrightarrow \left| q \right|E = P - {F_A} \to \left| q \right| = \frac{{P - {F_A}}}{E} = \frac{{\frac{4}{3}\pi {R^3}({\rho _{vat}} - {\rho _{mt}})}}{E} = {14,7.10^{ - 6}}C\)
=> Để vật cân bằng thì lực điện phải hướng lên
Ta có, lực ngược hướng với \( \overrightarrow E\) => q < 0 \(=> q = -14,7.10^{-6}C\)
