Как изменить тонкий прямой стержень с линейной плотностью заряда на положительный и отрицательный такой же плотностью?

Изменение заряда на стержне:

Сначала для изменения тонкого прямого стержня с линейной плотностью заряда на положительную плотность необходимо создать "избыточное" положительное электрическое зарядное количество. Мы можем сделать это, приведя стержень в контакт с другим физическим телом, содержащим положительный электрический заряд. Когда заряженное тело касается стержня, некоторая часть заряда перейдет на стержень, избыточное количество станет его положительной плотностью заряда.

Аналогичным образом, для изменения заряда стержня на отрицательную плотность, мы можем привести его в контакт с другим заряженным телом, содержащим отрицательный заряд, и некоторое количество заряда будет перетекать на стержень, изменяя его плотность на отрицательную.

Определение силы на точечный заряд:

Чтобы определить силу, действующую на точечный заряд находящийся непосредственно на перпендикуляре к стержню, на расстоянии от него, мы можем использовать закон Кулона. Согласно закону Кулона, сила между двумя точечными зарядами пропорциональна произведению их величин и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

Итак, сила, действующая на точечный заряд, будет равна:

F = k * (|q1| * |q2|) / r^2

где F - сила, q1 и q2 - величины зарядов, r - расстояние между ними, а k - электростатическая постоянная.

Вот иллюстрация, чтобы продемонстрировать расположение точечного заряда и стержня:


Совет: Чтобы лучше понять электростатику, рекомендуется изучить основные понятия о зарядах, электрических полях и силе. Обратите внимание на закон Кулона и его математическую формулу. Попрактикуйтесь в решении задач, чтобы лучше понять, как применять эту формулу.

Задание для закрепления: Рассмотрим прямой стержень длиной 0.5 м с линейной плотностью заряда 3 Кл/м. Какова сила, действующая на точечный заряд величиной 2 Кл, находящийся на расстоянии 0.2 м от стержня?