Для определения направления ускорения отрицательного заряда (назовем его «пробным»), необходимо проанализировать силы электростатического взаимодействия, действующие на него со стороны двух неподвижных зарядов. Согласно второму закону Ньютона, направление ускорения совпадает с направлением равнодействующей силы , действующей на заряд: 1. Анализ действующих сил На пробный заряд действуют две силы Кулона:
- Сила притяжения ( ): Со стороны неподвижного положительного заряда . Эта сила направлена вдоль прямой, соединяющей заряды, в сторону положительного заряда. Сила отталкивания ( ): Со стороны неподвижного отрицательного заряда . 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 и , обе силы ( и ) 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:
Сила больше у того заряда, который находится ближе.
- Если пробный заряд находится между и , обе силы ( и ) 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:
- Если заряды образуют треугольник (неколлинеарно):
Равнодействующая сила находится по правилу сложения векторов (правило параллелограмма). Ускорение будет направлено вдоль диагонали параллелограмма, построенного на векторах притяжения (к ) и отталкивания (от ).
Общий вывод Ускорение отрицательного заряда 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.