Под действием электрического поля пластины изменится распределение электронов в гильзе и произойдет ее электризация (: та ее сторона, которая ближе к пластине (левая), будет иметь отрицательный заряд, а противоположная сторона (правая) — положительный. Происходит так называемая электризация влиянием.

Поскольку сила взаимодействия заряженных тел уменьшается с ростом расстояния между ними, притяжение к пластине левой стороны гильзы будет больше отталкивания правой стороны гильзы. Гильза будет притягиваться к пластине и двигаться, пока не коснется ее.

В момент касания часть электронов перейдет с гильзы на положительно заряженную пластину, гильза приобретет положительный заряд и оттолкнется от теперь уже одноименно заряженной пластины.

Под действием силы отталкивания гильза отклонится вправо и зависнет в положении, когда равнодействующая силы электростатического отталкивания, силы тяжести и силы натяжения нити станет равна нулю.

Ответ: Гильза притянется к пластине, коснётся её, а потом отскочит и зависнет в отклонённом состоянии.

Запишем условие равновесия шарика в электрическом поле:

где, F – сила со стороны электрического поля.

В проекциях на выбранные оси координат, получим:

Выразим из второго уравнения силу натяжения нити Т, после чего подставим полученное выражение в первое уравнение:

.

Учитывая, что:

получим:

отсюда:

.

Ответ: Заряд шарика равен 14 мкКл.

На электрон, влетевший в электрическое поле, со стороны поля действует сила:

где:

- напряженность электрического поля внутри конденсатора.

Движение электрона можно рассматривать как суперпозицию двух независимых движений, происходящих в горизонтальном и вертикальном направлениях. В горизонтальном направлении электрон по-прежнему будет двигаться равномерно, так как в этом направлении на него не действуют никакие силы. Одновременно с этим под действием силы со стороны электрического поля он равноускоренно перемещается вниз. Траекторией движения будет парабола. Это движение электрона напоминает движение тела брошенного горизонтально.

За время движения в конденсаторе электрон пролетит по горизонтали расстояние:

а по вертикали переместится вниз на расстояние:

так как начальное значение вертикальной составляющей скорости электрона равно нулю и а – вертикальное ускорение электрона.

Время движения электрона по горизонтали и вертикали внутри конденсатора одинаково, поэтому можно уравнения 1 и 2 решить совместно. В результате получим:

Вертикальное ускорение электрона определим из второго закона Ньютона. Силой тяжести, действующей на электрон, пренебрежем, тогда на электрон действует только одна сила – сила со стороны электрического поля. Тогда:

 отсюда

Подставляя выражение для силы, получим:

      

Полученное выражение для ускорения электрона подставим в выражение для смещения h:

 

Ответ: Вертикальное смещение электрона составит 3,66 мм.