1. Имеются два одинаковых маленьких металлических шарика, их заряды равны q1=q и q2=5q. Шарики соприкасаются
1. Имеются два одинаковых маленьких металлических шарика, их заряды равны q1=q и q2=5q. Шарики соприкасаются и отодвигаются на изначальное расстояние. Во сколько раз изменится сила электрического взаимодействия между ними?
2. Протон проникает в однородное электростатическое поле, перпендикулярно к его движению. Как изменится траектория движения протона?
22.12.2023 13:04
Инструкция:
1. Для решения задачи посчитаем силу электрического взаимодействия между шариками до и после их соприкосновения. Формула, описывающая силу электрического взаимодействия между двумя шариками, выглядит следующим образом:
F = k * (|q1 * q2| / r^2),
где F - сила взаимодействия, k - постоянная Кулона (равная 8,99 * 10^9 Н * м^2 / Кл^2), q1 и q2 - заряды шариков, r - расстояние между ними.
После соприкосновения заряды шариков уравниваются, и обозначим новые заряды как q". Тогда, по закону сохранения заряда, получим уравнение q1 + q2 = 2q". Разрешая это уравнение относительно q", получаем q" = (q1 + q2) / 2.
Теперь сравним силы взаимодействия F1 до соприкосновения и F2 после соприкосновения:
F1 = k * (|q1 * q2| / r^2) = k * (|q * 5q| / r^2) = 5 * (k * (|q^2| / r^2)).
F2 = k * (|q" * q"| / r^2) = k * (|((q1 + q2) / 2) * ((q1 + q2) / 2)| / r^2) = k * (|(3q/2)^2| / r^2) = 9/4 * (k * (|q^2| / r^2)).
Таким образом, сила электрического взаимодействия между шариками увеличивается в 9/4 раза.
2. Траектория движения протона в однородном электростатическом поле изменится. Протон при проходе через поле будет отклоняться по своей траектории, прямо пропорционально силе, вызванной поляризацией среды, в которой находится протон.
Если поле электростатическое и однородное, то сила, действующая на протон, будет равна q * E, где q - заряд протона, E - вектор напряженности электрического поля. Направление силы совпадает с направлением вектора напряженности.
Таким образом, при движении протона в однородном электростатическом поле он будет совершать равномерное прямолинейное движение, отклоненное в направлении вектора напряженности электрического поля.
Доп. материал:
1. Для решения данной задачи нам необходимо использовать формулу для силы электрического взаимодействия между шариками и закон сохранения заряда.
Совет:
1. При решении подобных задач всегда обращайте внимание на законы сохранения, такие как закон сохранения заряда и закон сохранения энергии.
Задание для закрепления:
1. В однородном электростатическом поле заряд протона равен 1,6 * 10^-19 Кл, а напряженность электрического поля равна 1000 Н/Кл. Определите силу, действующую на протон.