Как изменятся по модулю силы взаимодействия между двумя точечными зарядами после того, как они будут помещены в парафин

Тема: Влияние диэлектрической проницаемости на силу взаимодействия между точечными зарядами

Пояснение:
Сила взаимодействия между двумя точечными зарядами может изменяться, если пространство между зарядами заполнено диэлектриком, таким как парафин. Диэлектрик, в отличие от пустоты или вакуума, имеет диэлектрическую проницаемость. Диэлектрическая проницаемость обычно обозначается как ε₀, и она зависит от свойств среды между зарядами.

Сила взаимодействия между точечными зарядами определяется законом Кулона и выражается формулой:

F = k * (q₁ * q₂) / r²,

где F - сила взаимодействия, k - постоянная Кулона, q₁ и q₂ - величины зарядов, r - расстояние между зарядами.

Если расстояние между зарядами уменьшается в 3 раза, то новое значение расстояния будет r/3, где r - исходное расстояние.

В парафине диэлектрическая проницаемость обычно больше, чем в вакууме. Поэтому в данном случае мы учитываем изменение силы взаимодействия с помощью формулы:

F" = F / (ε₀ * εᵣ),

где F" - новое значение силы взаимодействия, ε₀ - диэлектрическая проницаемость вакуума, εᵣ - диэлектрическая проницаемость парафина.

Применяя данный подход к формуле Кулона и заменяя r на r/3, получаем:

F" = k * (q₁ * q₂) / (r/3)² = 9 * F.

Следовательно, сила взаимодействия в парафине увеличится в 9 раз по сравнению с вакуумом.

Дополнительный материал:
Сила взаимодействия между зарядами в вакууме составляет 10 Н. Найдите силу взаимодействия после того, как заряды будут помещены в парафин и расстояние между ними уменьшится в 3 раза.

Решение:
F" = 9 * F = 9 * 10 = 90 Н.

Совет:
Чтобы лучше понять концепцию влияния диэлектрической проницаемости на силу взаимодействия, рекомендуется ознакомиться с теорией электростатики и особенностями диэлектриков. Кроме того, важно запомнить формулу Кулона и уметь применять ее в различных ситуациях.

Задача для проверки:
Имеются два точечных заряда, q₁ = 3 мкКл и q₂ = -2 мкКл, находящихся на расстоянии 5 м. Чему будет равна сила взаимодействия после того, как заряды будут помещены в диэлектрик с диэлектрической проницаемостью εᵣ = 2 и расстояние между зарядами уменьшится в 2 раза?