Чтобы найти напряжение между точками d и e, можно воспользоваться формулой для работы электрического поля и потенциальной энергии:
\[ W = Q \cdot U \]
где:
- \( W \) — работа, совершенная электрическим полем,
- \( Q \) — заряд пылинки,
- \( U \) — напряжение между точками.
Сначала найдем работу, совершенную электрическим полем, используя изменение потенциальной энергии:
\[ W = m \cdot g \cdot h \]
где:
- \( m \) — масса пылинки,
- \( g \) — ускорение свободного падения (примерно \( 9,81 \, \text{м/с}^2 \)),
- \( h \) — высота, на которую поднимается пылинка.
Подставим известные значения:
- \( m = 32 \, \text{мг} = 32 \times 10^{-3} \, \text{г} = 32 \times 10^{-6} \, \text{кг} \)
- \( h = 1.8 \, \text{м} \)
Теперь подставим в формулу:
\[ W = (32 \times 10^{-6} \, \text{кг}) \cdot (9.81 \, \text{м/с}^2) \cdot (1.8 \, \text{м}) \]
Теперь посчитаем:
\[ W \approx 32 \times 10^{-6} \cdot 9.81 \cdot 1.8 \approx 0.000573 \, \text{Дж} \] (или 573 мкДж)
Теперь найдём заряд \( Q \) пылинки. Если на пылинке \( n = 1.0 \times 10^{14} \) избыточных электронов, то заряд можно вычислить по формуле:
\[ Q = n \cdot e \]
где:
- \( e \approx 1.6 \times 10^{-19} \, \text{Кл} \) — заряд одного электрона.
Теперь подставим значения:
\[ Q = (1.0 \times 10^{14}) \cdot (1.6 \times 10^{-19}) \]
\[ Q \approx 1.6 \times 10^{-5} \, \text{Кл} \]
Теперь мы можем найти напряжение \( U \) между точками d и e:
\[ U = \frac{W}{Q} \]
Подставим значения:
\[ U = \frac{0.000573}{1.6 \times 10^{-5}} \]
\[ U \approx 35.7 \, \text{В} \]
Таким образом, напряжение между точками d и e составляет примерно 35.7 вольт.