Найти напряженность эл. поля в точке, находящейся посередине между точечными зарядами 8нкл и -6нкл. расстояние между зарядами r=10см. в какой точке прямой,проходящей через оба заряда, напряженность эл. поля равна нулю?

Соколов Андрей Михайлович

Преподаватель Физтех-лицея

Проверено учителем

Напряженность электрического поля в середине отрезка составляет 50.4 кВ/м, а точка, в которой напряженность равна нулю, находится на расстоянии примерно 0.646 м (или 64.6 см) от заряда -6 нКл за пределами отрезка, соединяющего заряды. ️ Шаг 1: Расчет напряженности в середине отрезка В точке, находящейся посередине между зарядами q1=810-9q sub 1 equals 8 center dot 10 to the negative 9 power Кл и q2=-610-9q sub 2 equals negative 6 center dot 10 to the negative 9 power Кл, векторы напряженности от обоих зарядов направлены в одну сторону (от положительного к отрицательному). Расстояние от каждого заряда до середины составляет d=r/2=0.05d equals r / 2 equals 0.05 м. Общая напряженность Emidcap E sub m i d end-sub равна сумме модулей напряженностей: Emid=E1+E2=k|q1|d2+k|q2|d2=kd2(|q1|+|q2|)cap E sub m i d end-sub equals cap E sub 1 plus cap E sub 2 equals k the fraction with numerator the absolute value of q sub 1 end-absolute-value and denominator d squared end-fraction plus k the fraction with numerator the absolute value of q sub 2 end-absolute-value and denominator d squared end-fraction equals the fraction with numerator k and denominator d squared end-fraction open paren the absolute value of q sub 1 end-absolute-value plus the absolute value of q sub 2 end-absolute-value close paren Подставим значения ( k9109k is approximately equal to 9 center dot 10 to the nineth power Н·м²/Кл²): Emid=91090.052(810-9+610-9)=9140.0025=50400 В/мcap E sub m i d end-sub equals the fraction with numerator 9 center dot 10 to the nineth power and denominator 0.05 squared end-fraction open paren 8 center dot 10 to the negative 9 power plus 6 center dot 10 to the negative 9 power close paren equals the fraction with numerator 9 center dot 14 and denominator 0.0025 end-fraction equals 50400 В/м ️ Шаг 2: Нахождение точки с нулевой напряженностью Напряженность может быть равна нулю только на прямой вне отрезка со стороны меньшего по модулю заряда (за q2q sub 2), так как между зарядами векторы сонаправлены, а со стороны большего заряда поле q1q sub 1 всегда будет сильнее. Пусть xx — расстояние от заряда q2q sub 2 до искомой точки. Расстояние от q1q sub 1 до этой точки будет r+xr plus x. Условие равенства модулей напряженностей ( E1=E2cap E sub 1 equals cap E sub 2): k|q1|(r+x)2=k|q2|x2810-9(0.1+x)2=610-9x2k the fraction with numerator the absolute value of q sub 1 end-absolute-value and denominator open paren r plus x close paren squared end-fraction equals k the fraction with numerator the absolute value of q sub 2 end-absolute-value and denominator x squared end-fraction ⟹ the fraction with numerator 8 center dot 10 to the negative 9 power and denominator open paren 0.1 plus x close paren squared end-fraction equals the fraction with numerator 6 center dot 10 to the negative 9 power and denominator x squared end-fraction Извлечем корень из обеих частей: 80.1+x=6x43=0.1+xx23=0.1x+1the fraction with numerator the square root of 8 end-root and denominator 0.1 plus x end-fraction equals the fraction with numerator the square root of 6 end-root and denominator x end-fraction ⟹ the square root of four-thirds end-root equals the fraction with numerator 0.1 plus x and denominator x end-fraction ⟹ the fraction with numerator 2 and denominator the square root of 3 end-root end-fraction equals 0.1 over x end-fraction plus 1 Решим относительно xx: x=0.12310.11.154710.646 мx equals the fraction with numerator 0.1 and denominator the fraction with numerator 2 and denominator the square root of 3 end-root end-fraction minus 1 end-fraction is approximately equal to the fraction with numerator 0.1 and denominator 1.1547 minus 1 end-fraction is approximately equal to 0.646 м Ответ: Напряженность в средней точке: 50.4 кВ/м. Точка с нулевой напряженностью находится на расстоянии 64.6 см от отрицательного заряда на линии, проходящей через заряды (снаружи отрезка). Нужно ли рассчитать потенциал электрического поля в этих точках или построить график зависимости напряженности от расстояния?

Форма ответа

Ваш аватар