水平放置的平行板电容器,两极板相距5mm,电容为2μF,当将其充电到两板电势差为100V时,一个质量为1.0×10-11g的带负电尘埃正好在板间静止,求:(1)这时电容器的带电量为多少库仑?(2)电容器上极板带何种电荷?(3)该尘埃带电量为多少?

问题描述:

水平放置的平行板电容器,两极板相距5mm,电容为2μF,当将其充电到两板电势差为100V时,一个质量为1.0×10-11g的带负电尘埃正好在板间静止,求:
(1)这时电容器的带电量为多少库仑?
(2)电容器上极板带何种电荷?
(3)该尘埃带电量为多少?

(1)由C=

Q
U
得,Q=CU=2×10-6×100C=2×10-4C
(2)带负电尘埃正好在板间静止,受到重力与电场力平衡,则电场力方向竖直向上,电容器上极板带正种电荷.
(3)由平衡条件得
    qE=mg,又E=
U
d
,得到q
U
d
=mg
代入解得,q=5×10-18C
答:
(1)电容器的带电量为2×10-4C.
(2)电容器上极板带正种电荷.
(3)该尘埃带电量为5×10-18C.
答案解析:(1)根据电容的定义式求解电容器的带电量.
(2)带负电尘埃正好在板间静止,受力平衡,由平衡条件分析尘埃所受电场力方向,再确定电容器上极板带何种电荷.
(3)板间场强为E=
U
d
,带负电尘埃所受电场力为F=qE,由平衡条件求出该尘埃带电量.
考试点:电容;共点力平衡的条件及其应用;电场强度.

知识点:此题是电容的定义式C=
Q
U
,板间场强公式E=
U
d
及平衡条件的综合应用,基础题.