Два одинаковых небольших металлических шарика с зарядам q1 = 12 нкл и q2 = 75 нкл находятся на расстоянии l = 7 см друг от друга. на каком расстоянии от меньшего заряда q1 нужно разместить третий шарик, чтобы кулоновские силы, действующие на него со стороны остальных шариков, компенсировали друг друга?

Соколов Андрей Михайлович

Преподаватель Физтех-лицея

Проверено учителем

Третий шарик нужно разместить на расстоянии 2 см от меньшего заряда q1q sub 1. Шаг 1: Условие равновесия сил Для того чтобы кулоновские силы, действующие на третий шарик со стороны зарядов q1q sub 1 и q2q sub 2, компенсировали друг друга, они должны быть равны по модулю и противоположны по направлению. Поскольку заряды q1q sub 1 и q2q sub 2 одноименные (положительные), искомая точка находится на отрезке между ними. Пусть xx — расстояние от заряда q1q sub 1 до третьего шарика, тогда расстояние от него до заряда q2q sub 2 равно lxl minus x. Шаг 2: Математический расчет Запишем равенство модулей сил, используя закон Кулона: k|q1q3|x2=k|q2q3|(lx)2k the fraction with numerator the absolute value of q sub 1 q sub 3 end-absolute-value and denominator x squared end-fraction equals k the fraction with numerator the absolute value of q sub 2 q sub 3 end-absolute-value and denominator open paren l minus x close paren squared end-fraction Сократим на коэффициент kk и модуль заряда q3q sub 3: q1x2=q2(lx)2the fraction with numerator q sub 1 and denominator x squared end-fraction equals the fraction with numerator q sub 2 and denominator open paren l minus x close paren squared end-fraction Преобразуем уравнение, чтобы выразить отношение расстояний: (lxx)2=q2q1open paren the fraction with numerator l minus x and denominator x end-fraction close paren squared equals the fraction with numerator q sub 2 and denominator q sub 1 end-fraction lxx=q2q1the fraction with numerator l minus x and denominator x end-fraction equals the square root of the fraction with numerator q sub 2 and denominator q sub 1 end-fraction end-root Подставим числовые значения: q1=12 нКлq sub 1 equals 12 нКл, q2=75 нКлq sub 2 equals 75 нКл, l=7 смl equals 7 см. 7xx=7512=6.25=2.5the fraction with numerator 7 minus x and denominator x end-fraction equals the square root of 75 over 12 end-fraction end-root equals the square root of 6.25 end-root equals 2.5 Решим линейное уравнение: 7x=2.5x7 minus x equals 2.5 x 3.5x=73.5 x equals 7 x=2x equals 2Ответ: Расстояние от меньшего заряда q1q sub 1 составляет 2 см. Нужно ли рассчитать напряженность электрического поля в этой точке или рассмотреть случай с разноименными зарядами?

Форма ответа

Ваш аватар