В плоском воздушном конденсаторе взвешена заряженная капелька ртути. Расстояние между пластинами конденсатора 1 см. Напряжение между обкладками конденсатора 1000 В. Внезапно напряжение падает до 995 В. Через какое время капелька достигнет нижней пластины, если она первоначально находилась посередине между пластинами конденсатора?

1)

На капельку действуют силы:

Сила тяжести:

F = m*g

Сила со стороны электрического поля:

F₁ = E*q = U₁*q/d

2)

Сначала капелька была в равновесии:

m*g = U₁*q/d

3)

Масса капельки:

m = U₁*q / (d*g) = 1000*q / (1*10⁻²*10) ;

m = 10 000*q;

4)

Напряжение изменилось, и сила стала:

F₂ = U₂*q/d

5)

Возникла результирующая сила, направленная вниз:

R = F₁-F₂ = q * (U₁-U₂) / d = q * (1000-995) / 1*10⁻² = 500*q

6)

Возникает ускорение при падении капельки:

a = R / m = 500*q / (10 000*q) = 0,05 м/с² = 5*10⁻² м/с²

7)

И, наконец, находим время падения:

d/2 = a*t²/2

d=a*t²

t=√ (d/a) = √ (1*10⁻² / 5*10⁻²) = √ (1/5) = √0,2 ≈ 0,45 с