Отрицательный заряд -q находится в поле двух неподвижных зарядов: положительного +q и отрицательного -q. куда направлено ускорение заряда -q, если на него действуют только заряды +q и - q?

Соколов Андрей Михайлович

Преподаватель Физтех-лицея

Проверено учителем

Для определения направления ускорения отрицательного заряда qnegative q (назовем его «пробным»), необходимо проанализировать силы электростатического взаимодействия, действующие на него со стороны двух неподвижных зарядов. Согласно второму закону Ньютона, направление ускорения amodified a with right arrow above совпадает с направлением равнодействующей силы Fresmodified cap F with right arrow above sub r e s end-sub, действующей на заряд: a=Fresmmodified a with right arrow above equals the fraction with numerator modified cap F with right arrow above sub r e s end-sub and denominator m end-fraction 1. Анализ действующих сил На пробный заряд qnegative q действуют две силы Кулона:

  • Сила притяжения ( F1modified cap F with right arrow above sub 1): Со стороны неподвижного положительного заряда +qpositive q. Эта сила направлена вдоль прямой, соединяющей заряды, в сторону положительного заряда. Сила отталкивания ( F2modified cap F with right arrow above sub 2): Со стороны неподвижного отрицательного заряда qnegative q. Эта сила направлена вдоль прямой, соединяющей заряды, в сторону от отрицательного заряда.

2. Определение направления равнодействующей Направление ускорения зависит от взаимного расположения всех трех зарядов в пространстве:

  • Если заряды расположены на одной прямой (коллинеарно):
    • Если пробный заряд находится между +qpositive q и qnegative q, обе силы ( F1modified cap F with right arrow above sub 1 и F2modified cap F with right arrow above sub 2) будут направлены в одну сторону — к положительному заряду. Следовательно, ускорение будет направлено туда же. Если пробный заряд находится вне отрезка, соединяющего неподвижные заряды, ускорение будет направлено в сторону силы, модуль которой больше. Согласно закону Кулона:
      F=k|q1q2|r2cap F equals k the fraction with numerator the absolute value of q sub 1 q sub 2 end-absolute-value and denominator r squared end-fraction Сила больше у того заряда, который находится ближе.
  • Если заряды образуют треугольник (неколлинеарно):
    Равнодействующая сила Fresmodified cap F with right arrow above sub r e s end-sub находится по правилу сложения векторов (правило параллелограмма). Ускорение будет направлено вдоль диагонали параллелограмма, построенного на векторах притяжения (к +qpositive q) и отталкивания (от qnegative q).

Общий вывод Ускорение отрицательного заряда qnegative q всегда направлено вдоль вектора векторной суммы сил притяжения к положительному заряду и отталкивания от отрицательного заряда. В большинстве стандартных конфигураций это направление будет ориентировано в сторону области с более высоким потенциалом (к положительному заряду) и от области с отрицательным потенциалом, смещаясь в зависимости от расстояний до каждого из источников поля. Если вам необходимо рассчитать конкретный вектор для заданной геометрии, я могу составить соответствующее уравнение в координатной форме.

Форма ответа

Ваш аватар