Pregunta
upstudy study bank question image url

wo spheres of radii 3 cm and 8 cm are charged ith \( 4 \times 10^{-9} \mathrm{C} \) and \( 16 \times 10^{-9} \mathrm{C} \) of electricity spectively. If they are joined by a wire, how uch charge will flow from one to the othet

Ask by Chen Tran. in India
Jan 26,2025

Solución de tutoría real

Respuesta verificada por el tutor

Responder

Approximately 1.45 × 10⁻⁹ C of charge flows from the 8 cm sphere to the 3 cm sphere.

Solución

When two conducting spheres are connected by a wire, charge flows between them until their electric potentials are equal. Here's how to determine the amount of charge that flows: ### Given: - **Sphere 1:** Radius \( R_1 = 3 \) cm, Charge \( Q_1 = 4 \times 10^{-9} \) C - **Sphere 2:** Radius \( R_2 = 8 \) cm, Charge \( Q_2 = 16 \times 10^{-9} \) C ### Step-by-Step Solution: 1. **Electric Potential of a Sphere:** The electric potential \( V \) of a charged sphere is given by: \[ V = \frac{kQ}{R} \] where: - \( k \) is Coulomb's constant. - \( Q \) is the charge. - \( R \) is the radius of the sphere. 2. **Equalizing Potentials:** When the spheres are connected, their potentials become equal: \[ \frac{kQ_1'}{R_1} = \frac{kQ_2'}{R_2} \] Simplifying: \[ \frac{Q_1'}{3} = \frac{Q_2'}{8} \] \[ Q_1' = \frac{3}{8} Q_2' \] 3. **Conservation of Charge:** The total charge before and after connecting the spheres remains the same: \[ Q_1' + Q_2' = Q_1 + Q_2 = 4 \times 10^{-9} \, \text{C} + 16 \times 10^{-9} \, \text{C} = 20 \times 10^{-9} \, \text{C} \] 4. **Solving for \( Q_2' \):** Substitute \( Q_1' = \frac{3}{8} Q_2' \) into the conservation equation: \[ \frac{3}{8} Q_2' + Q_2' = 20 \times 10^{-9} \, \text{C} \] \[ \frac{11}{8} Q_2' = 20 \times 10^{-9} \, \text{C} \] \[ Q_2' = \frac{20 \times 10^{-9} \times 8}{11} \approx 14.545 \times 10^{-9} \, \text{C} \] 5. **Determining Charge Flow:** - **Sphere 2 (initially 16 × 10⁻⁹ C)** transfers charge to reach \( Q_2' \): \[ \Delta Q = 16 \times 10^{-9} \, \text{C} - 14.545 \times 10^{-9} \, \text{C} \approx 1.455 \times 10^{-9} \, \text{C} \] - **Sphere 1 (initially 4 × 10⁻⁹ C)** gains this charge: \[ Q_1' = 4 \times 10^{-9} \, \text{C} + 1.455 \times 10^{-9} \, \text{C} \approx 5.455 \times 10^{-9} \, \text{C} \] ### **Final Answer:** Approximately 1.45 × 10⁻⁹ C of charge flows from the 8 cm sphere to the 3 cm sphere.

Revisado y aprobado por el equipo de tutoría de UpStudy

error msg
Explicar
Simplifique esta solución

The Deep Dive

When you connect two charged spheres with a wire, charge will flow from one sphere to the other until they reach the same electric potential. The potential \( V \) of each charged sphere can be calculated using the formula \( V = \frac{kQ}{r} \), where \( k \) is Coulomb's constant, \( Q \) is the charge, and \( r \) is the radius of the sphere. For the first sphere, \( V_1 = \frac{k (4 \times 10^{-9})}{3} \) and for the second sphere, \( V_2 = \frac{k (16 \times 10^{-9})}{8} \). After simplifying, you will find that both spheres will ultimately stabilize at the same potential, leading to a transfer of charge until equilibrium is reached. Upon performing the specific calculations, you'll find that a net charge will flow from the sphere with the higher charge density (smaller radius) to the larger radius sphere until their potentials equalize, setting the stage for fun electrostatics! Remembering to double-check calculations for errors can save you from common mistakes in understanding potential differences and charge distribution!

preguntas relacionadas

10. ถ้าปรับความถี่ให้มากุกว่าความถี่เรโซแนนซ์ผลของวงจรเป็นอย่างไร ก. ค่าของ \( X_{L} \) มากกว่าค่าของ \( X_{C} \) ข. ค่าของ \( X_{C} \) มากกว่าค่าของ \( X_{L} \) ค. ค่าความต้านทานมีค่าเพิ่มขึ้นมากกว่าเดิม ง. ค่าของ \( X_{L} \) เท่ากับค่าของ \( X_{C} \) 11. เมื่อวงจรเกิดสภาวะเรโซแนนซอิมพีแดนซ์ของวงจรมีค่าเท่าไร ก. มีค่าเป็นสองเท่าของค่าความต้านทาน ข. มีค่าเป็นรากที่สองของค่าความต้านทาน ค. มีค่าเท่ากับค่าความต้านทาน ง. มีค่าเท่ากับครึ่งหนึ่งของค่าความต้านทาน 12. เมื่อวงจรเกิดสภาวะเรโซแนนซแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมตัวต้านทานมีค่าเท่าไร ก. มีค่าเป็นสองเท่าของแหล่งจ่ายที่จ่ายให้ ข. มีค่วเห่ากับแหล่งจ่ายที่จ่ายให้ ค. มีค่าเป็นรากที่สองของแหล่งจ่ายที่จ่ายให้ ง. มีค่าเท่ากับครึ่งหนึ่งของแหล่งจ่ายที่จ่ายให้่ 13. เมื่อวงจรเกิดสภาวะเรโซแนนซ ข้อใดกล่าวถูกต้อง ก. ค่าความจุไฟฟ้าเท่ากับค่าความเหนี่ยวนำ ข. ค่าความจุไฟฟ้าเป็นสองเท่าของค่าความเหนี่ยวนำ ค. ค่ารีแอกแตนซ์เชิงตัวเก็บประจุมีค่าเป็นสองเท่าของค่ารีแอกแตนซ์เชิงตัวเหนี่ยวนำ ง. ค่ารีแอกแตนซ์เชิงตัวเก็บประจุเท่ากับค่ารีแอกแตนซ์เชิงตัวเหนี่ยวนำ 14. ข้อใดไม่ถูกต้องเมื่อวงจรเกิดสภาวะเรโซแนนซ์ในวงจร RLC แบบอนุกรม เกี่ยวกับแรงดันไฟฟ้า ก. แรงดันไฟฟ้าที่จ่ายให้ร่วมเฟสกับแรงดันที่ตกคร่อมตัวเหนี่ยวนำและแรงดันที่ตกคร่อมตัวเก็บประด ข. ผลรวมของแรงดันที่ตกคร่อมตัวเหนี่ยวนำกับแรงดันที่ตกคร่อมตัวเก็บประจุ มีค่าเท่ากับศูนย์ ค. แรงดันไฟฟ้าที่จ่ายให้ร่วมเฟสกับกระแสไฟฟ้าที่ไหลในวงจร ง. แรงดันที่ตกคร่อมตัวเหนี่ยวนำเท่ากับแรงดันที่ตกคร่อมตัวเก็บ
Física Thailand Jan 27, 2025

Latest Physics Questions

10. ถ้าปรับความถี่ให้มากุกว่าความถี่เรโซแนนซ์ผลของวงจรเป็นอย่างไร ก. ค่าของ \( X_{L} \) มากกว่าค่าของ \( X_{C} \) ข. ค่าของ \( X_{C} \) มากกว่าค่าของ \( X_{L} \) ค. ค่าความต้านทานมีค่าเพิ่มขึ้นมากกว่าเดิม ง. ค่าของ \( X_{L} \) เท่ากับค่าของ \( X_{C} \) 11. เมื่อวงจรเกิดสภาวะเรโซแนนซอิมพีแดนซ์ของวงจรมีค่าเท่าไร ก. มีค่าเป็นสองเท่าของค่าความต้านทาน ข. มีค่าเป็นรากที่สองของค่าความต้านทาน ค. มีค่าเท่ากับค่าความต้านทาน ง. มีค่าเท่ากับครึ่งหนึ่งของค่าความต้านทาน 12. เมื่อวงจรเกิดสภาวะเรโซแนนซแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมตัวต้านทานมีค่าเท่าไร ก. มีค่าเป็นสองเท่าของแหล่งจ่ายที่จ่ายให้ ข. มีค่วเห่ากับแหล่งจ่ายที่จ่ายให้ ค. มีค่าเป็นรากที่สองของแหล่งจ่ายที่จ่ายให้ ง. มีค่าเท่ากับครึ่งหนึ่งของแหล่งจ่ายที่จ่ายให้่ 13. เมื่อวงจรเกิดสภาวะเรโซแนนซ ข้อใดกล่าวถูกต้อง ก. ค่าความจุไฟฟ้าเท่ากับค่าความเหนี่ยวนำ ข. ค่าความจุไฟฟ้าเป็นสองเท่าของค่าความเหนี่ยวนำ ค. ค่ารีแอกแตนซ์เชิงตัวเก็บประจุมีค่าเป็นสองเท่าของค่ารีแอกแตนซ์เชิงตัวเหนี่ยวนำ ง. ค่ารีแอกแตนซ์เชิงตัวเก็บประจุเท่ากับค่ารีแอกแตนซ์เชิงตัวเหนี่ยวนำ 14. ข้อใดไม่ถูกต้องเมื่อวงจรเกิดสภาวะเรโซแนนซ์ในวงจร RLC แบบอนุกรม เกี่ยวกับแรงดันไฟฟ้า ก. แรงดันไฟฟ้าที่จ่ายให้ร่วมเฟสกับแรงดันที่ตกคร่อมตัวเหนี่ยวนำและแรงดันที่ตกคร่อมตัวเก็บประด ข. ผลรวมของแรงดันที่ตกคร่อมตัวเหนี่ยวนำกับแรงดันที่ตกคร่อมตัวเก็บประจุ มีค่าเท่ากับศูนย์ ค. แรงดันไฟฟ้าที่จ่ายให้ร่วมเฟสกับกระแสไฟฟ้าที่ไหลในวงจร ง. แรงดันที่ตกคร่อมตัวเหนี่ยวนำเท่ากับแรงดันที่ตกคร่อมตัวเก็บ
Física Thailand Jan 27, 2025
¡Prueba Premium ahora!
¡Prueba Premium y hazle a Thoth AI preguntas de matemáticas ilimitadas ahora!
Quizas mas tarde Hazte Premium
Estudiar puede ser una verdadera lucha
¿Por qué no estudiarlo en UpStudy?
Seleccione su plan a continuación
Prima

Puedes disfrutar

Empieza ahora
  • Explicaciones paso a paso
  • Tutores expertos en vivo 24/7
  • Número ilimitado de preguntas
  • Sin interrupciones
  • Acceso completo a Respuesta y Solución
  • Acceso completo al chat de PDF, al chat de UpStudy y al chat de navegación
Básico

Totalmente gratis pero limitado

  • Solución limitada
Bienvenido a ¡Estudia ahora!
Inicie sesión para continuar con el recorrido de Thoth AI Chat
Continuar con correo electrónico
O continuar con
Al hacer clic en "Iniciar sesión", acepta nuestros términos y condiciones. Términos de Uso & Política de privacidad