Каково значение расстояния a от поверхности шара до точечного заряда q, если металлический шар радиусом r заряжен

Тема: Значение расстояния от поверхности шара до точечного заряда

Разъяснение:

Для нахождения расстояния от поверхности шара до точечного заряда, мы можем использовать энергетический метод. Идея состоит в том, чтобы использовать работу сил поля, чтобы найти потенциальную энергию заряда на определенном расстоянии от поверхности шара.

В данной задаче у нас есть следующие данные:

- Радиус шара: r
- Поверхностная плотность заряда шара: σ = +1200
- Сила, действующая на заряд q: f = -0,009
- Работа силы поля при перемещении заряда q на поверхность шара: W = +0,12

Найдем потенциальную энергию заряда q на поверхности шара, используя формулу:

W = qΔV

где W - работа силы поля, q - заряд, ΔV - изменение потенциальной энергии заряда.

В данном случае, работа силы поля W равна +0,12, а заряд q произвольный. Поэтому мы можем использовать это соотношение:

W = qV

где V - потенциальная энергия заряда на заданном расстоянии от поверхности шара.

Теперь, чтобы найти значение расстояния a, мы можем использовать следующее соотношение:

V = k * (q/R)

где k - постоянная Кулона (k = 1 / (4πε₀)), q - заряд, R - расстояние от поверхности шара до заряда.

Мы можем переписать это соотношение следующим образом:

a = R - r

Таким образом, используя данные из условия задачи и приведенные формулы, мы можем найти значение расстояния a от поверхности шара до точечного заряда q.

Пример использования:

Для заданных значений:

- Радиус шара: r = 5 см
- Поверхностная плотность заряда шара: σ = +1200 Кл/м²
- Сила, действующая на заряд q: f = -0,009 Н
- Работа силы поля при перемещении заряда q на поверхность шара: W = +0,12 Дж

Мы можем найти значение расстояния от поверхности шара до точечного заряда q, используя приведенные формулы и данные из условия задачи.

Совет:

Чтобы лучше понять эту тему, рекомендуется изучить законы Кулона, работу силы поля и потенциальную энергию заряда.

Практика:

Если радиус шара r увеличить в два раза, как изменится значение расстояния a от поверхности шара до точечного заряда q? Найдите новое значение расстояния a.