Дві кульки масою 0.4 г кожна підвішені на двох тонких - вопрос №0412375472 от operovist 16.07.2021 17:08

Question

Физика: Дві кульки масою 0.4 г кожна підвішені на двох тонких нитках, дотикаються одна до одної. після надання кулькам однакового заряду вони розійшлись на відстані 30 см. визначити значення заряду на кульках, якщо кут між нитками становить 90 градусів

operovist · Answer

При соединении шариков через сопротивление, они начнут перезаряжаться до определённого значения напряжения(одинакого друг для друга), при этом будет протекать переменный ток и нагревать резистор .

По ЗСЭ A=(W_2-W_0)+Q

, где W0 - суммарная энергия шариков в начальный момент времени, W_2 - после установления равновесия в цепи, A - работа источника тока,равная нулю.
Отсюда следует,что Q=W_0-W_2

1. $W_0=\frac{C_1U_1^2}{2}+\frac{C_2U_2^2}{2}=\frac{C_1U_1^2}{2}+\frac{8C_1U_1^2}{2}=\frac{9}{2}C_1U_1^2$

2. В момент установления равновесия напряжение на шарах будет одинаковое,ток в цепи прекратится.
По закону сохранения заряда имеем : $C_1U_1+C_2U_2=C_1U+C_2U ,5C_1U_1=3C_1U ,U=\frac{5}{3}U_1$ , где U- напряжение на шарах в момент равновесия.

3. Суммарная энергия шаров в момент равновесия $W_2=\frac{C_1U^2}{2}+\frac{C_2U^2}{2}=\frac{3}{2}C_1U^2=\frac{25}{6}C_1U_1^2$
4. Q = $\frac{9}{2}C_1U_1^2-\frac{25}{6}C_1U_1^2=\frac{C_1U_1^2}{3}= \frac{10^{-5}*36*10^6}{3}=120$ Дж