Zwischen zwei horizontalen Ebenen aufgeladen

Zwischen zwei horizontalen geladenen Ebenen im Abstand von 5 mm und unterschiedlicher Ladung befindet sich ein Öltropfen mit einer Masse von 20 Nanogramm im Gleichgewicht. Es ist notwendig, die Anzahl der überschüssigen Elektronen auf einem Tröpfchen bei einer Potentialdifferenz zwischen den Ebenen von 2 kV in einer Luftumgebung zu bestimmen.

Lösungsaufgaben:

Es ist bekannt, dass sich ein Öltropfen im Gleichgewicht befindet, daher ist die auf den Tropfen wirkende Schwerkraft gleich der Kraft des elektrischen Feldes zwischen den Ebenen.

Masse eines Öltropfens: m = 20 ng = 20 × 10^-12 kg

Potentialunterschied zwischen Ebenen: U = 2 kV = 2 × 10^3 V

Abstand zwischen den Ebenen: d = 5 mm = 5 × 10^-3 m

Aus der Gleichheit von Schwerkraft und elektrischem Feld zwischen den Ebenen können wir die Ladung eines Öltropfens ermitteln:

mg = qE

Dabei ist g die Erdbeschleunigung, q die Ladung eines Öltropfens und E die elektrische Feldstärke zwischen den Ebenen.

Die Beschleunigung des freien Falls in der Luft wird mit g = 9,81 m/s^2 angenommen.

Die elektrische Feldstärke zwischen den Ebenen beträgt:

E = U/d

Wenn wir die Werte ersetzen, erhalten wir:

q = mg/E = (20 × 10^-12 kg × 9,81 m/s^2)/(2 × 10^3 V/5 × 10^-3 m) ≈ 8,19 × 10^-19 Cl

Die Anzahl der überschüssigen Elektronen auf dem Tropfen ist gleich:

n = q/e

wobei e die Elementarladung des Elektrons ist.

Wenn wir die Werte ersetzen, erhalten wir:

n = q/e = (8,19 × 10^-19 C)/(1,6 × 10^-19 C/el) ≈ 5,12

Antwort: Die Anzahl der überschüssigen Elektronen auf einem Tröpfchen mit einer Potentialdifferenz zwischen den Ebenen von 2 kV in einer Luftumgebung beträgt etwa 5. Es ist zu beachten, dass die erhaltene Antwort ungefähr ist, da in Wirklichkeit die Anzahl der überschüssigen Elektronen auf einem Tröpfchen beträgt darf keine ganze Zahl sein.

Produktbeschreibung: Digitales Produkt

Titel: „Zwischen zwei horizontalen Ebenen, aufgeladen“

Preis: Erkundigen Sie sich beim Verkäufer

Bei diesem digitalen Produkt handelt es sich um einen wissenschaftlichen Artikel zum Thema Elektrostatik. Der Artikel befasst sich mit dem Problem eines Öltropfens im Gleichgewicht zwischen zwei horizontalen Ebenen, die entgegengesetzt geladen sind und einen Abstand von 5 mm voneinander haben. Der Artikel liefert eine detaillierte Lösung des Problems anhand der entsprechenden Formeln und Gesetze sowie die Herleitung der Berechnungsformel und Antwort. Die Lösung wird mit einer kurzen Darstellung der Problembedingungen geliefert, sodass Sie sich schnell mit dem Kern des Problems vertraut machen und mit der Lösung beginnen können. Wenn Sie Fragen zur Lösung haben, können Sie sich jederzeit an den Autor des Artikels wenden, um Hilfe zu erhalten.

Produktbeschreibung: Digitales Produkt „Zwischen zwei horizontalen Ebenen, aufgeladen.“ Bei diesem Produkt handelt es sich um einen wissenschaftlichen Artikel zum Thema Elektrostatik, der sich mit dem Problem eines Öltropfens im Gleichgewicht zwischen zwei horizontalen Ebenen befasst, die entgegengesetzt geladen sind und sich in einem Abstand von 5 mm voneinander befinden. Der Artikel liefert eine detaillierte Lösung des Problems anhand der entsprechenden Formeln und Gesetze sowie die Herleitung der Berechnungsformel und Antwort. Die Lösung wird mit einer kurzen Darstellung der Problembedingungen geliefert, sodass Sie sich schnell mit dem Kern des Problems vertraut machen und mit der Lösung beginnen können. Wenn Sie Fragen zur Lösung haben, können Sie sich jederzeit an den Autor des Artikels wenden, um Hilfe zu erhalten. Der Preis des Produkts wird mit dem Verkäufer bestätigt.

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Waren Beschreibung:

Lehr- und Methodenmaterial wird in Form einer Aufgabe mit Lösung zum Thema Elektrostatik verkauft. Das Problem besteht darin, dass sich zwischen zwei horizontalen Ebenen, die einen Abstand von 5 mm voneinander haben und entgegengesetzt geladen sind, ein Öltropfen mit einem Gewicht von 20 Nanogramm im Gleichgewicht befindet. Es ist erforderlich, die Anzahl der überschüssigen Elektronen auf dem Tropfen und die Potentialdifferenz zwischen den Ebenen zu ermitteln, wenn das Medium Luft ist.

Zur Lösung des Problems werden die Gesetze der Elektrostatik genutzt, nämlich das Coulombsche Gesetz, das die Wechselwirkung von Ladungen beschreibt, und das Gesetz der Ladungserhaltung. Um die Anzahl der überschüssigen Elektronen auf einem Tropfen zu bestimmen, wird eine Formel zur Bestimmung der Ladung eines Öltropfens verwendet, die vom Radius des Tropfens, dem Oberflächenspannungskoeffizienten des Öls und der Erdbeschleunigung abhängt. Wenn Sie dann die Ladung des Tropfens und die Potentialdifferenz zwischen den Ebenen kennen, können Sie die Anzahl der überschüssigen Elektronen auf dem Tropfen ermitteln.

Die Berechnungsformel zur Bestimmung der Anzahl überschüssiger Elektronen auf einem Tropfen lautet wie folgt:

n = Q/e

Dabei ist n die Anzahl der überschüssigen Elektronen auf dem Tropfen, Q die Ladung des Tropfens und e die Elementarladung des Elektrons.

Antwort:

Die Anzahl der überschüssigen Elektronen auf dem Tropfen beträgt 2,05×10^8.

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