Перед вами так называемый u-образный ртутный манометр, левое колено которого открыто в атмосферу, а правое соединено с герметичным , внутри которого находится газ (см. рис.). Чему равно давление газа внутри , если атмосферное давление составляет 750 мм рт. ст.?
Для решения этой задачи, нужно знать, что сила тока (I) измеряется в амперах (A), а 1 ампер равен 1 кулону заряда (Q), протекающему через сечение проводника в течение 1 секунды (I = Q/т). Кулон (C) - это единица заряда, превышающая разность зарядов примерно 6.241 506 х 10^18 электронов.
Известно, что сила тока в электронном луче составляет 80 мкА. Микроампер (мкА) - это 1 миллионная доля ампера, т.е. 80 мкА = 0.00008 А.
Теперь нужно найти количество электронов, которое проходит через сечение проводника в течение 1 секунды. Обозначим искомое количество электронов как N.
Так как 1 ампер равен 1 кулону заряда, то количество электронов, протекающих через сечение проводника в течение 1 секунды, равно количеству кулонов, умноженному на количество электронов в 1 кулоне. Из формулы I = Q/т мы можем выразить Q: Q = I * т.
Используем данную формулу и подставляем значения:
Q = 0.00008 A * 1 с = 0.00008 кулонов.
1 кулон = 6.241 506 х 10^18 электронов, поэтому
0.00008 * 6.241 506 х 10^18 электронов = 4.993 204 х 10^14 электронов.
Таким образом, ежесекундно на экран попадает примерно 4.993 204 х 10^14 электронов.
1. Электроемкость шара зависит от величины заряда, помещенного на его поверхности. Электроемкость (C) определяется как отношение заряда (Q) на шаре к потенциалу (V) на шаре:
C = Q/V
При фиксированном заряде, если увеличивается радиус шара (R), то его поверхность увеличивается, что приводит к уменьшению напряжения на его поверхности (V). Следовательно, электроемкость шара увеличивается с ростом размеров шара.
2. Заряженные металлические проводники не образуют конденсатор, если они находятся в соприкосновении друг с другом или заземлены. Это происходит потому, что в металлических проводниках заряд свободно распределен по всему объему и наружная поверхность проводника обладает нулевым потенциалом. Поэтому, если два проводника соединены, заряд будет равномерно распределен между ними и не будет скопления зарядов на обкладках, как в обычном конденсаторе.
3. Рассмотрим формулу для емкости плоского конденсатора:
C = ε₀*A/d,
где ε₀ - электрическая постоянная в вакууме, A - площадь пластин конденсатора, d - расстояние между пластинами.
Если заряд одной обкладки оставить прежним, а заряд второй увеличить в три раза, то заряд на обоих обкладках станет несимметричным. Плоский конденсатор будет работать с преключающими фарфоровыми обкладками, то есть, конденсатор будет иметь несоединенные пластины. Таким образом, площадь пластин конденсатора в формуле останется прежней, а расстояние между пластинами изменится на 3d. Подставим эти значения в формулу емкости:
C' = ε₀*A/(3d)
Таким образом, емкость плоского конденсатора уменьшится в три раза при удвоении заряда одной обкладки и утроении заряда второй обкладки.
4. Потенциал большой капли при слиянии n маленьких одноименно заряженных капель можно найти из закона сохранения электрической энергии:
2n*q*V₀ = q*V,
где n - количество капель, q - заряд каждой маленькой капли, V₀ - потенциал каждой маленькой капли, V - потенциал большой капли.
Упростим:
2n*V₀ = V.
Теперь, подставим V₀ = φ и n = ∛n²:
2∛n²*φ = V.
Таким образом, потенциал большой капли, образовавшейся при слиянии n таких капель, равен ∛n²*φ.
5. Для рассчета емкостей и допустимых напряжений трех конденсаторов соединенных параллельно, умножим емкость каждого конденсатора на число конденсаторов (3) и оставим напряжение неизменным (600 В):
C' = 3*C = 3 * 12 мкФ = 36 мкФ.
N' = N = 600 В.
Таким образом, доступные емкости в каждом случае равны 36 мкФ, а допустимые напряжения остаются 600 В.
6. При подключении заряженного конденсатора параллельно к незаряженному, заряды обладают противоположными знаками и суммируются. Мощность энергии поля на величину конденсатора равна:
E = 1/2*C*V².
Поскольку величина конденсатора сохраняется и напряжение на каждом конденсаторе одинаково при параллельных соединениях, энергия поля увеличивается в 2 раза.
7. Для рассчета суммарного заряда обоих шаров, умножим емкость каждого шара на соответствующий потенциал:
После соприкосновения, заряд распределится между шарами так, чтобы потенциалы были одинаковыми. Таким образом, потенциал каждого шара будет равен суммарному заряду, деленному на сумму емкостей:
Объяснение:
Разность давлений:
Δp = (300 - 100) мм.рт.ст. = 200 мм.рт.ст.
Давление газа внутри :
p = p₀ + Δp = 750 + 200 = 950 мм. рт. ст или
p = 133·950 ≈ 1,26·10⁵ Па или приблизительно: p ≈ 1,3 атм