Условие
7.1.8. Пылинка массы
плоского конденсатора на одинаковом расстоянии от них. Из-за сопротивления
воздуха скорость пылинки постоянна и равна
к источнику напряжения
Определите заряд пылинки. Расстояние между пластинами конденсатора
Силу сопротивления считать пропорциональной скорости пылинки.
Решение
Нам интересен только тот факт, что пылинка движется в однородном поле, перпендикулярном ускорению свободного падения. Найдем это поле:
На пылинку действует сонаправленная с полем сила Лоренца, причем эта сила постоянна:
Казалось бы, имеем простое равноускоренное приближение к пластинке конденсатора, но вспомним о сопротивлении воздуха и добавим его в уравнение движения.
Пусть
Зная граничные условия (
Расчет интегралов чисто технический, поэтому оставлю его вам. Должно получится:
Из чего нетрудно выразить заряд:
В этой конкретной задаче чтобы не запутаться лучше разбить выражения на действия, и получить что то такое (размерности не указываю для экономии места):
значит, можно считать что
- так как мы не знаем, как было подключено напряжение и к какой пластине полетел заряд, возможно определить только его модуль, но не знак
- У Савченко ошибка/опечатка в ответе