Новичок
 Капелька масла радиусом r=1 мкм с зарядом равным заряду двух электронов, находящихся в равновесии в полее расположеного горизонтально плоскости конденсатора, между пластинами которого приложена разность потенциалов U=820 В. Расстояние между пластинами d=8 мм. Плотность масла p=0,8 г/см³.
Чему равен заряд e электрона?
Нужно подробное решение, и откуда какие формулы получены. Чем подробнее, тем лучше.

Подробное решение задачи

Условие задачи:

Капелька масла радиусом $r = 1$ мкм имеет заряд, равный по модулю заряду двух электронов. Капелька находится в равновесии в электрическом поле плоского конденсатора, пластины которого расположены горизонтально.

Разность потенциалов между пластинами конденсатора $U = 820$ В, расстояние между пластинами $d = 8$ мм. Плотность масла $\rho = 0{,}8$ г/см³.

Найти: модуль заряда электрона $e$.

1. Записываем «Дано»

Здесь $q=2e$ — это модуль заряда капельки. Поскольку заряд двух электронов отрицательный, сам заряд капельки равен $-2e$, где $e$ — положительное значение модуля заряда одного электрона.

Перевод величин в систему СИ необходим, чтобы правильно выполнить расчёты.

Например, плотность переводится следующим образом:

Поэтому

2. Разбираемся, какие силы действуют на капельку

Самое главное в этой задаче — правильно понять выражение «капелька находится в равновесии».

Это означает, что капелька неподвижна и не падает вниз, хотя на неё действует сила тяжести.

На капельку действуют две основные силы:

1. Сила тяжести $F_{\text{тяж}}$ — направлена вертикально вниз, поскольку Земля притягивает капельку.

2. Электрическая сила $F_{\text{эл}}$ — направлена вертикально вверх и удерживает заряженную капельку от падения.

В реальности существует также выталкивающая сила воздуха, но в данной школьной задаче ею пренебрегают.

По первому закону Ньютона, если тело находится в равновесии, равнодействующая действующих на него сил равна нулю:

Поскольку силы направлены противоположно, их модули должны быть равны:

Это основное физическое условие, с которого начинается решение.

3. Находим формулу силы тяжести

Из школьного курса физики известно, что сила тяжести определяется формулой:

где:

• $m$ — масса капельки в килограммах;

• $g=9{,}8\text{ м/с}^2$ — ускорение свободного падения.

Эта формула следует из второго закона Ньютона $F=ma$, применённого к движению тела под действием земного притяжения, где ускорение $a=g$.

Но в условии задачи