静电天平如图所示，空气平板电容器两板面积为S，相距为x，下极板固定，上极板接天平的一个挂钩。当电容器不带电时，天平正好平衡。如在电容器的两极板上加电压U时，需在天平的另一端加质量为m的砝码才能使天平恢复平衡。试求所加的电压U。