1)Заряженный металлический шарик, подвешенный на шелковой нити, поместили в однородное горизонтальное электрическое поле напряженностью 5,0*10^6 В/м. Какой угол с вертикалью образует нить, если масса шарика 20 г.,а его заряд 20 нКл? Ускорение свободного падения принять равным 10 м/с^2.

2)Заряженная сферическая капелька ртути радиуса 0,2 мм находиться в равновесии в однородном электрическом поле напряженностью 12 кВ/м. Определите заряд капельки.

3)К генератору, ЭДС которого 120 В, присоединили нагревательный элемент сопротивлением 38 Ом. Определите внутреннее сопротивление генератора и напряжение на его зажимах, если сила тока в цепи 3,0 А.  

1. Уравнения динамики в проекциях на оси х и у:

ох:  Fэл = Tsina

оу:  Tcosa = mg

Отсюда:  tga = Fэл/mg.  Но Fэл = Eq. Тогда:

tga = Eq/(mg) = 5*10^6 * 2*10^(-8) / 0,2 = 1/2.

а = arctg 0,5.

2. Условие равновесия капельки:

mg = Eq

q = mg/E.   m = pV, где p - плотность ртути, а V - объем капельки.

V = (4ПR^3)/3,   p = 1,35*10^4 кг/м^3. Итак имеем окончательную формулу:

q = (4ПpgR^3)/3E = 4*3,14*1,35*10^4*9,8*8*10^(-12)/(3*12*10^3) = 0,37 нКл.

Ответ: 0,37 нКл

3. Закон Ома для замкнутой цепи: Е = U + Ir, где U = IR - напряжение на зажимах источника.

U = 3*38 = 114 В.

r = (E - U)/I = (120 - 114)/3 = 2 Ом.

Ответ: 2 Ом; 114 В.