Hiệu điện thế giữa 2 bản của một tụ điện phẳng là U = 300 V. Một hạt bụi nằm cân bằng giữa 2 bản của tụ điện và cách bản dưới của tụ d1 = 0,8 cm. Hỏi sau bao lâu hạt bụi sẽ rơi xuống bản dưới của tụ nếu hiệu điện thế giữa 2 bản giảm đi 60 V?
Hãy suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo saiĐể hạt bụi nằm cân bằng trong điện trường thì trọng lực bằng lực điện
\(P = F \Leftrightarrow mg = qE \Leftrightarrow mg = q\frac{U}{d} \Rightarrow \frac{q}{m} = \frac{{gd}}{U} = 2,{67.10^{ - 4}}\)
Khi U giảm đi 60V thì U' = U - 60 = 240V thì theo định luật II Newton, ta có: \(P - F' = ma \Rightarrow mg - q\frac{{U'}}{d} = ma \Rightarrow a = g - \frac{{qU'}}{{md}}\)
Khi hạt bụi rơi chạm bản dưới thì quãng đường đi được là \(s = {d_1} = \frac{{a{t^2}}}{2}\)
\(\Rightarrow t = \sqrt {\frac{{2{d_1}}}{{g - \frac{{qU'}}{{md}}}}} = \sqrt {\frac{{2{d_1}}}{{g - \frac{{qU'}}{{md}}}}} = \sqrt {\frac{{2.0,{{8.10}^{ - 2}}}}{{10 - 2,{{67.10}^{ - 4}}.\frac{{240}}{{0,{{8.10}^{ - 2}}}}}}} = 0,09s\)
Vậy sau 0,09 hạt bụi sẽ rơi xuống bản dưới của tụ nếu hiệu điện thế giữa 2 bản giảm đi 60 V
