Как изменится величина кулоновского взаимодействия двух небольших заряженных шаров, если заряд каждого из шаров будет

Тема занятия: Кулоновское взаимодействие между заряженными шарами

Разъяснение: Кулоновское взаимодействие - это сила, действующая между двумя заряженными частицами в вакууме. Она описывается законом Кулона, который гласит: «Величина силы, действующей между двумя точечными зарядами, прямо пропорциональна произведению этих зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними».

Заряды шаров изменяются в 2 раза. Пусть изначальные заряды обозначим как Q1 и Q2, а измененные - как 2Q1 и 2Q2. Расстояние между шарами остается неизменным и обозначается как r.

Сила взаимодействия между шарами определяется по формуле:
F = (k * |Q1 * Q2|) / r^2,

где k - постоянная Кулона (9 * 10^9 Н * м^2 / Кл^2).

Заменим заряды в формуле:
F" = (k * |2Q1 * 2Q2|) / r^2 = (4 * k * |Q1 * Q2|) / r^2 = 4 * ((k * |Q1 * Q2|) / r^2).

Таким образом, величина кулоновского взаимодействия между шарами увеличится в 4 раза при увеличении зарядов каждого шара в 2 раза, при неизменном расстоянии между ними.

Пример:

Задача: Пусть изначально заряд каждого шара равен 3 мкКл, а расстояние между ними составляет 2 метра. Как изменится сила взаимодействия между шарами, если каждый из них получит заряд в 6 мкКл?

Решение:
Изначально: Q1 = Q2 = 3 мкКл, r = 2 м.
Измененные: Q1 = Q2 = 6 мкКл, r = 2 м.

F = (k * |Q1 * Q2|) / r^2 = (9 * 10^9 * |3 * 3 * 10^-6 * 3 * 3 * 10^-6|) / (2^2) = 5.4 * 10^-2 Н.

F" = 4 * F = 4 * 5.4 * 10^-2 = 21.6 * 10^-2 = 2.16 * 10^-1 Н.

Таким образом, сила взаимодействия между шарами увеличится с 5.4 * 10^-2 Н до 2.16 * 10^-1 Н при увеличении зарядов каждого шара в 2 раза.

Совет: Для лучшего понимания этой темы, рекомендуется изучить закон Кулона и понять его математическую формулировку. Также полезно проводить эксперименты с различными заряженными объектами, измеряя силу и расстояние между ними, чтобы увидеть, какую роль играют эти факторы в взаимодействии.

Практика: Пусть изначально заряд каждого шара равен 4 мкКл, а расстояние между ними составляет 3 метра. Как изменится сила взаимодействия между шарами, если каждый из них получит заряд в 5 мкКл?