Какова сила F(r), действующая на точечный заряд q = 10^–7 Кл, который находится внутри и вне шара радиусом R

Тема занятия: Закон Кулона

Объяснение:
Сила, действующая на точечный заряд, может быть определена с использованием Закона Кулона, который говорит, что сила пропорциональна произведению зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

Для нахождения силы F(r), действующей на заряд q, который находится внутри и вне шара, нам необходимо разделить задачу на две части: внутри шара и вне шара.

1. Для определения силы внутри шара воспользуемся формулой для поля диэлектрика, создаваемого равномерно заряженным шаром:

F(r) = (1/4πε) * q * (p * (4/3)πr^3 * r) / r^3,

где ε - диэлектрическая постоянная, ε = e * ε0, ε0 - вакуумная диэлектрическая постоянная, ε0 = 8.85 * 10^-12 Кл^2 / Н * м^2.

2. Для определения силы вне шара, фактически мы рассматриваем точечный заряд, поэтому сила будет определяться обычным Законом Кулона:

F(r) = (1/4πε) * q * q0 / r^2,

где q0 - объёмный заряд шара, q0 = p * (4/3)πR^3.

Например:
Подставим все значения в формулы:

1. Для определения силы внутри шара:

F(r) = (1/4πε) * q * (p * (4/3)πr^3 * r) / r^3,
F(r) = (1/(4πeε0)) * (10^-7) * (1 * 10^-6 * (4/3)π(0.2)^3 * 0.2) / 0.2^3.

2. Для определения силы вне шара:

F(r) = (1/4πε) * q * q0 / r^2,
F(r) = (1/(4πeε0)) * (10^-7) * (1 * 10^-6 * (4/3)π(0.2)^3) / r^2.

Совет:
Для более лёгкого понимания данной темы рекомендуется ознакомиться с понятием электрического поля и законом Кулона, а также проводить подобные задачи на бумаге для тренировки.

Задача на проверку:
Какие факторы влияют на силу F(r), действующую на заряд q внутри шара? Опишите их влияние на значение силы.