Kahden yhdensuuntaisen metallilevyn etäisyys toisistaan on 12 cm. Levyjen välille kytketään 24 V:n jännite, jolloin niiden väliin muodostuu homogeeninen sähkökenttä. Levyjen väliin tuodaan varattu hiukkanen, jonka varaus on 15 nC.

1. Hahmottele kuva, josta ilmenevät levyjen varaukset, sähkökentän suunta ja hiukkaseen kohdistuva sähköinen voima.
2. Määritä sähkökentän voimakkuus levyjen välissä.
3. Määritä hiukkaseen kohdistuvan sähköisen voiman suuruus.

Ratkaisu

a.


b. Homogeenisessa sähkökentässä [[$U=Ed$]], missä U on kahden pisteen välinen jännite ja d niiden etäisyys sähkökentän suunnassa. Tarkastelemalla vastakkaisilla levyillä olevia pisteitä U=24 V ja d=12 cm. Tästä saadaan ratkaistua sähkökentän voimakkuus:

[[$E=\dfrac{U}{d}=\dfrac{24\text{ V}}{0,12\text{ m}}=200\text{ V}/\text{m}$]]

c. Kun sähkökentän voimakkuus on tiedossa, sähköinen voima voidaan helposti laskea.

[[$F=QE=15\text{ nC}\cdot 200\text{ V}/\text{m}=0,000003\text{ N}\approx 3,0\text{ }\mu\text{N}$]]