Электрическое поле создается двумя положительными точечными зарядами

Электрическое поле создается двумя положительными точечными зарядами

Электрическое поле создано двумя одинаковыми положительными точечными зарядами Q. Найти работу А1,2 сил поля по перемещению заряда Ql = 10 нKл из точки 1 с потенциалом ф1 = 300 В в точку 2 (рис. 15.10).

Здесь легко и интересно общаться. Присоединяйся!

Дано: | СИ
q1 = 9 нКл | 9•10^-9 Кл
q2 = 4 нКл | 4•10^-9 Кл
r1 = 33 см | 0,33 м
_______________________
Найти R

Е1 = q1/ 4•π•ε0•r1^2
Е2 = q2/ 4•π•ε0•r2^2

Приравняем Е1 и Е2 (т. к. напряжённости равны и противоположно направлены, поэтому Е = 0 по условию) :

r2^2 = r1^2 • q2/ q1

r2 = корень из (r1^2 • q2 / q1)

Вычислим r2 :
r2 = корень из (0,1089•4•10^-9 / 9•10^-9) = корень из (0,1089•0,44) =
корень из (0,047916) = 0,219 ≈ 0,22 [м] .

R = 0,33 м + 0,22 м = 0,55 м (55 см) – ответ.

Консультации и решение задач по физике.

[администратор рассылки: Коцюрбенко Алексей Владимирович (Старший модератор)]

Лучшие эксперты в этом разделе

Михаил Александров
Статус: Академик
Рейтинг: 1073
Коцюрбенко Алексей Владимирович
Статус: Старший модератор
Рейтинг: 891
Алексеев Владимир Николаевич
Статус: Мастер-Эксперт
Рейтинг: 848
Перейти к консультации №:

Эксперты, пожалуйста помогите с решением следующих задач:

I) Два одинаковых проводящих шарика с зарядами -1,5*10^-5 Кл и 2,5*10^-5 Кл вследствие притяжения соприкоснулись и вновь разошлись на 5 см.

Определить заряды шариков после соприкосновения и силу электрического взаимодействия между ними.

II) На шёлковой нити подвешен маленький шарик массой 9*10^-4 кг, имеющий заряд q1=4.9*10^-8 Кл. Снизу к нему на расстоянии 10 см поднесли второй

шарик с зарядом q1=-4.9*10^-8 Кл. Определить силу натяжения нити первого шарика.

III) Какой должна быть напряжённость однородного поля в вакууме, чтобы находящийся в нём электрон получил ускорение 2*10^12 м/с^2 ? Через какое

время электрон приобретёт скорость 5*10^6 м/с? Начальная скорость электрона равна нулю.

IV) Электрическое поле создаётся двумя положительными точечными зарядами q1=9 нКл и q2=4 нКл. Чему равно расстояние между этими зарядами,

если известно, что точка, в которой напряжённость электрического поля равна нулю, находится на рвсстоянии 33 см от первого заряда?

БОЛЬШОЕ СПАСИБО за неоценимую помощь!

Состояние: Консультация закрыта

Здравствуйте, StraysOFF!
i) По закону сохранения заряда и учитывая, что шарики одинаковые q1`=q2`=(q1+q2)/2
q1`=q2`=(-1,5*10^-5 Кл + 2,5*10^-5 Кл)/2= 0.5*10^-5 Кл.

Сила взаимодействия определяется по закону Кулона F=k*q1`*q2`/r^2, заряды одноименные — отталкиваются.
F=9*10^9*0.5*10^-5*0.5*10^-5/(5*10^-2)^2=90Н

ii) Первый шарик находится в равновесии, значит сумма сил, действующих на него равна 0 (II з-н Ньютона)
В проекции на верткальную ось направленную вниз: Fт-T+Fкул=0, T=Fт+Fкул
T=mg+k*q1*q2/r^2
T=9*10^-4*9.8+9*10^9*4.9*10^-8*4.9*10^-8/0.1^2=8.82*10^-3+2.16*10^-3=10.98 мН

iii)II з-н Ньютона: a=Fэл/me, Fэл=eE => E=me*a/e
E=9.1*10^-31 * 2*10^12 / 1.6*10^-19 = 11.375 В/м

движение равноускоренное => V=V0+at, V0=0, t=V/a, t=5*10^6/2*10^12=2.5*10^-6 с
(релятивистские эффекты не учитываем — скорость мала по сравнению со скоростью света)

iv)По принципу суперпозиции: E=E1+E2 (векторно). Заряды одноименные => E1-E2=0 в указанной точке. E1=E2, k*q1/r^2=k*q2/(x-r)^2
q1/q2=r^2/(x-r)^2, подставим значения (обычно, не рекомендуется до итоговой формулы, но решение более простое) и извлечем корень из левой и правой части
sqrt(9 нКл/4 нКл)=33/(x-33)
3/2=33/(x-33)
x=55 см.

Консультировал: DrMeks
Дата отправки: 19.02.2008, 14:13

0

Отправлять сообщения
модераторам могут
только участники портала.
ВОЙТИ НА ПОРТАЛ »
регистрация »

Здравствуйте, StraysOFF!
I) Дано: q1 = –1,5*10^–5Кл; q2 = 2,5*10^–5Кл, r = 5см =5*10–2м.
Сила взаимодействия между шариками согласно закону Кулона равна
F1 = ko*(|q1|*|q2|)/r^2, где ko = 9*10^9 H*м^2/Кл^2, |q1| – модуль заряда q1, |q2| – модуль за-ряда q2., r – расстояние между шариками.
После соприкосновения заряды на обоих шариках стали одинаковыми. При этом на осно-вании закона сохранения заряда сумма зарядов шариков осталась неизменной. Следова-тельно, после соприкосновения заряд каждого шарика будет равен
q = (q1 + q2)/2 = (-1,5*10^-5 + 2,5*10^-5)Кл/2 = 0,5*10^-5 Кл.
Шарики будут взаимодействовать с силой:
F2 = ko*(q^2)/(r^2) = (9*10^9H*м^2/Кл^2*(0,5*10^-5 Кл)^2)/(5*10^–2м)^2.= 90Н.
Ответ: Сила взаимодействия шариков 90Н.
II) Дано: q1 = 4,9*10^–8 Кл; q2 = – 4,9*10^–8 Кл, r = 10см = 0,1м; m = 9*10^–4 кг.
На шарик, подвешенный на шелковой нити, действуют три силы: вес шарика m*g(со стрелкой), сила натяжения нити Т(со стрелкой) и сила Кулона Fэл(со стрелкой).
Сила взаимодействия между шариками согласно закону Кулона равна
F = ko*(|q1|*|q2|)/r^2. Расшифровка физических величин дана в задаче I).
Так как система находится в равновесии, можем записать в проекциях на вертикальную ось Y: Тy = m*g + Fэл
Отсюда сила натяжения нити Т = Ту = m*g + ko*(|q1|*|q2|)/r^2
Рассчитаем Т = (9*10^–4кг*9,8м/с^2 + 9*10^9 H*м^2/Кл^2*(4,9*10^–8 Кл)^2/10^–2м^2 =
= 110Н.
Ответ: Сила натяжения нити составляет 110Н.
III) Дано: а = 2*10^12 м/с^2, vк = 5*10^6 м/с, vo=0, me = 9,11*10^–31кг, e =1,6*10^–19Кл.
Причиной ускорения электрона является электростатическая сила: Fэл = e*E,
где e – заряд электрона, E – напряженность электрического поля. Силой тяжести, дейст-вующей на электрон, пренебрегаем по сравнению с силой F(со стрелкой).
Согласно 2-го закона Ньютона: me*a = e*E.
Здесь me – масса электрона, равная 9,11*10^–31кг.
Отсюда найдем напряженность эл. поля:
Е = (me*a)/e = (9,11*10^–31кг*2*10^12 м/с^2)/(1,602*10^–19Кл) =11,4В/м.
Зависимость скорости движения электрона от времени выражается формулой:
vк = vо + а*t. При vо = 0 формула упрощается: vк = а*t. Отсюда найдем время, через ко-торое электрон приобретет скорость vк.
t = vк/а = (5*10^6 м/с/2*10^12 м/с^2) = 2,5*10^–6 с = 2,5мкс.
Ответ: 1. Напряженность эл. поля равна 11,4В/м.
2. Время, через которое электрон приобретет скорость 5*10^6 м/с составляет 2,5мкс.
IV) Дано: q1= 9нКл, q2 = 4нКл, l = 33см = 0,33м,
Результирующая напряженность в любой точке электрического поля:
Е(со стрелкой) = Е1(со стрелкой) + Е2(со стрелкой), где Е1 и Е2 – напряженности, созда-ваемые зарядами q1 и q2 в этой точке. Очевидно, что Е = 0 будет только в той точке, в ко-торой векторы Е1 и Е2 равны по модулю и противоположны по направлению.
То есть в этой точке
ko*|q1|/(L)^2 = ko*|q2|/(L–l)^2,
здесь: L – расстояние между зарядами, q1 – величина 1-го заряда, q2 – величина 2-го заря-да, l – расстояние от 1-го заряда до точки, в которой Е = 0. Сократив на ko, получим:
|q1|/L^2 = |q2|/(L – l)^2,
Отсюда: L = (L – l)*√(q1/q2) = L*√(q1/q2) – l*√(q1/q2)
L*√(q1/q2) – L = l*√(q1/q2)
L*((√(q1/q2)) – 1) = l*√(q1/q2)
L = (l*√(q1/q2))/(√(q1/q2)) – 1).
Подставив численные значения задачи, получим L = (0,33м*3/2)/((3/2) – 1) = 0,99м.
Ответ: Расстояние между зарядами равно 0,99м.

Консультировал: Скоморохов Владимир Иванович
Дата отправки: 21.02.2008, 16:25

0

Отправлять сообщения
модераторам могут
только участники портала.
ВОЙТИ НА ПОРТАЛ »
регистрация »

Возможность оставлять сообщения в мини-форумах консультаций доступна только после входа в систему.
Воспользуйтесь кнопкой входа вверху страницы, если Вы зарегистрированы или пройдите простую процедуру регистрации на Портале.

Ссылка на основную публикацию
Шампанское шато тамань брют отзывы
Производитель: ООО «Кубань-Вино» Сбор винограда: 2016 Происхождение: Краснодарский край, Россия Сорт винограда: Шардоне, Рислинг и иные белые На отзыве у...
Что означает ошибка 110
Ошибка 110 в Android происходит главным образом при обновлении или установке приложений из Google Play. Случается это из-за несовместимости ОС:...
Что означает ошибка 963
Ошибки в Google Play дело достаточно частое, это не удивительно, ведь Плей маркет – это один из крупнейших магазинов приложений....
Шапка для твиттера 1500х500
Please complete the security check to access www.canva.com Why do I have to complete a CAPTCHA? Completing the CAPTCHA proves...