Một giọt dầu nằm lơ lửng trong điện trường của một tụ điện phẳng

Bài 6: Tụ điện

Bài 6.10 trang 15 Sách bài tập Vật Lí 11: Một giọt dầu nằm lơ lửng trong điện trường của một tụ điện phẳng. Đường kính của giọt dầu là 0,5 mm. Khối lượng riêng của dầu là 800 kg/m³. Khoảng cách giữa hai bản tụ điện là 1 cm. Hiệu điện thế giữa hai bản tụ điện là 220 V ; bản phía trên là bản dương.

a) Tính điện tích của giọt dầu.

b) Đột nhiên đổi dấu của hiệu điện thế. Hiện tượng sẽ xảy ra như thế nào ? Tính gia tốc của giọt dầu. Lấy g = 10 m/s².

Lời giải:

a) Trọng lượng của giọt dầu: P = 4/3 πr³pg.

Lực điện tác dụng lên giọt dầu: F_d = |q|E = |q|U/d

Lực điện cân bằng với trọng lượng: F_đ = P hay P = 4/3 πr³pg = |q|U/d

Suy ra:

Vì trọng lực hướng xuống, nên lực điện phải hướng lên. Mặt khác bản phía trên của tụ điện là bản dương, nên điên tích của giọt dầu phải là điện tích âm: . Bỏ qua lực đẩy Acsimet của không khí.

b) Nếu đột nhiên đổi dấu mà vẫn giữ nguyên độ lớn của hiệu điện thế thì lực điện tác dụng lên giọt dầu sẽ cùng phương, cùng chiều và cùng độ lớn với trọng lực. Như vậy, giọt dầu sẽ chịu tác dụng của lực 2P và nó sẽ có gia tốc 2g = 20 m/s².