1. Имеет место взаимодействие двух одинаковых зарядов на расстоянии 0,5 м с силой 3,6 Н. Какова величина этих зарядов?
1. Имеет место взаимодействие двух одинаковых зарядов на расстоянии 0,5 м с силой 3,6 Н. Какова величина этих зарядов?
2. В непроводящей жидкости два точечных заряда на расстоянии 30 см взаимодействуют с силой 5 мкН. Первый заряд имеет величину 5 мкКл, а второй заряд - 1 нКл. Что известно о диэлектрической проницаемости жидкости?
22.11.2024 06:59
Разъяснение: В задачах, связанных с взаимодействием зарядов или электростатикой, мы используем закон Кулона, который гласит: сила взаимодействия между двумя точечными зарядами пропорциональна произведению их величин и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.
1. По условию задачи мы знаем, что взаимодействие двух одинаковых зарядов составляет 3,6 Н, а расстояние между ними равно 0,5 м. Давайте обозначим неизвестную величину одного заряда как Q.
Согласно закону Кулона, мы можем записать следующее уравнение:
\[ F = \dfrac{kQ^2}{r^2} \]
Где F - сила взаимодействия зарядов, k - постоянная Кулона, r - расстояние между зарядами.
Подставляя известные значения, получаем:
\[ 3.6 = \dfrac{kQ^2}{(0.5)^2} \]
Мы знаем, что постоянная Кулона равна \(9 \cdot 10^9 \dfrac{Н \cdot м^2}{Кл^2}\).
Решая уравнение относительно Q, получаем:
\[ Q^2 = \dfrac{3.6 \cdot (0.5)^2} {9 \cdot 10^9} \]
\[ Q^2 = 0.01 \cdot 10^{-9} \]
\[ Q \approx 0.1 \cdot 10^{-9} Кл \]
\[ Q \approx 0.1нКл \]
2. В условии задачи говорится, что взаимодействие двух зарядов составляет 5 мкН, а значения зарядов равны 5 мкКл и 1 нКл. Мы также знаем расстояние между ними - 30 см или 0,3 м. Давайте обозначим неизвестную диэлектрическую проницаемость жидкости как ε.
Опять же, используем закон Кулона:
\[ F = \dfrac{kQ_1Q_2}{\epsilon r^2} \]
Подставляя известные значения, получаем:
\[ 5 \cdot 10^{-6} = \dfrac{(k \cdot 5 \cdot 10^{-6} \cdot 1 \cdot 10^{-9})}{(\epsilon \cdot (0.3)^2)} \]
\[ 5 \cdot 10^{-6} = \dfrac{9 \cdot 10^9}{3 \cdot \epsilon} \]
\[ \epsilon = \dfrac{9 \cdot 10^9}{5 \cdot 10^{-6} \cdot 3} \]
\[ \epsilon \approx 6 \cdot 10^{12} \dfrac{Кл^2}{Н \cdot м^2} \]
Совет: Чтобы лучше понять электростатику и закон Кулона, рекомендуется изучить основы электромагнетизма и электрической теории. Ознакомьтесь с понятиями точечного заряда, постоянной Кулона, диэлектрической проницаемости и основными характеристиками электростатики.
Закрепляющее упражнение: Два заряда равны 2 мкКл и 5 мкКл. Известно, что они взаимодействуют силой 8 Н на расстоянии 2 м. Найдите диэлектрическую проницаемость среды, если она составляет 8,85 * 10^-12 Ф/м.