Точечные заряды на расстоянии 14 см в вакууме взаимодействуют с такой же силой, что и в диэлектрике на расстоянии 10 смнайти:диэлектрическую проницаемость

Соколов Андрей Михайлович

Преподаватель Физтех-лицея

Проверено учителем

Для решения этой задачи воспользуемся законом Кулона, который описывает силу взаимодействия между двумя точечными зарядами. 1. Формулы и обозначения Сила взаимодействия зарядов q1q sub 1 и q2q sub 2 в вакууме определяется формулой: F1=k|q1q2|r12cap F sub 1 equals k center dot the fraction with numerator the absolute value of q sub 1 center dot q sub 2 end-absolute-value and denominator r sub 1 squared end-fraction Сила взаимодействия тех же зарядов в диэлектрике с диэлектрической проницаемостью εepsilon определяется формулой: F2=k|q1q2|εr22cap F sub 2 equals k center dot the fraction with numerator the absolute value of q sub 1 center dot q sub 2 end-absolute-value and denominator epsilon center dot r sub 2 squared end-fraction Где:

  • r1=14r sub 1 equals 14 см — расстояние в вакууме. r2=10r sub 2 equals 10 см — расстояние в диэлектрике. εepsilon — диэлектрическая проницаемость среды (искомая величина). kk — коэффициент пропорциональности.

2. Вывод уравнения По условию задачи силы взаимодействия равны ( F1=F2cap F sub 1 equals cap F sub 2). Приравняем правые части уравнений: k|q1q2|r12=k|q1q2|εr22k center dot the fraction with numerator the absolute value of q sub 1 center dot q sub 2 end-absolute-value and denominator r sub 1 squared end-fraction equals k center dot the fraction with numerator the absolute value of q sub 1 center dot q sub 2 end-absolute-value and denominator epsilon center dot r sub 2 squared end-fraction Сократим обе части уравнения на общие множители ( kk, q1q sub 1 и q2q sub 2): 1r12=1εr22the fraction with numerator 1 and denominator r sub 1 squared end-fraction equals the fraction with numerator 1 and denominator epsilon center dot r sub 2 squared end-fraction Отсюда выразим диэлектрическую проницаемость εepsilon: ε=r12r22=(r1r2)2epsilon equals the fraction with numerator r sub 1 squared and denominator r sub 2 squared end-fraction equals open paren the fraction with numerator r sub 1 and denominator r sub 2 end-fraction close paren squared 3. Расчет Подставим значения расстояний в полученную формулу. Так как мы ищем отношение, единицы измерения (сантиметры) можно не переводить в метры, так как они сократятся: ε=(1410)2epsilon equals open paren fourteen-tenths close paren squared ε=(1,4)2epsilon equals open paren 1 comma 4 close paren squared ε=1,96epsilon equals 1 comma 96Ответ: Диэлектрическая проницаемость среды составляет 1,96. Хотите, чтобы я рассчитал напряженность электрического поля для этих зарядов при заданном значении одного из них?

Форма ответа

Ваш аватар