Магнитуда силы на заряд в углу квадрата с другими зарядами на каждом углу
What is the magnitude of the force acting on the charge located at the lower left corner of a square in which four
What is the magnitude of the force acting on the charge located at the lower left corner of a square in which four charges are placed at each corner? Each side of the square has a length of 0.05 m. The charge at the upper left corner is q, the charge at the upper right corner is -q, the charge at the lower left corner is 2q, and the charge at the lower right corner is -2q. Given that the magnitude of q is 107 C, what is the magnitude of the force experienced by the charge at the lower left corner?
28.08.2024 01:58
Написать свой ответ:
Разъяснение: Для определения магнитуды силы, действующей на заряд в нижнем левом углу квадрата, мы должны использовать закон Кулона и принцип суперпозиции сил. Закон Кулона гласит, что сила между двумя точечными зарядами пропорциональна их величинам и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.
1. Рассмотрим заряды, расположенные на вершинах квадрата:
- Верхний левый угол: заряд q
- Верхний правый угол: заряд -q
- Нижний левый угол: заряд 2q
- Нижний правый угол: заряд -2q
2. Вычислим расстояние между зарядом в нижнем левом углу и каждым из других зарядов. Поскольку сторона квадрата имеет длину 0,05 м, расстояние будет равно диагональной длине квадрата, что равно 0,05 м * √2.
3. Используя закон Кулона, найдем магнитуду каждой из сил между зарядами.
- Сила F1 между зарядами q и 2q:
F1 = (k * |q| * |2q|) / (0,05 м * √2)^2, где k - постоянная Кулона (≈ 9 × 10^9 Н·м^2/Кл^2).
Знак силы будет положительным, так как заряды одного знака.
- Сила F2 между зарядами 2q и -2q:
F2 = (k * |2q| * |-2q|) / (0,05 м * √2)^2.
Знак силы будет отрицательным, так как заряды разных знаков.
4. Найдем сумму сил, действующих на заряд в нижнем левом углу:
F_total = F1 + F2.
5. Наконец, вычислим магнитуду силы, подставив значения зарядов:
F_magnitude = |F_total|.
Пример: Найдите магнитуду силы, действующей на заряд в нижнем левом углу квадрата, если каждая сторона квадрата имеет длину 0,05 м, и заряды составляют q, -q, 2q, и -2q, где |q| = 107 Кл.
Совет: Прежде чем решать задачи по закону Кулона, убедитесь, что вы понимаете его формулу и как применять ее. Расставляйте знаки правильно при решении проблем, чтобы получить правильные значения сил. Используйте калькулятор, чтобы облегчить вычисления.
Упражнение: В квадрате длиной стороны 0,1 м находятся заряды -3 мкКл, 6 мкКл и -8 мкКл. Найдите магнитуду силы, действующей на заряд -8 мкКл, расположенный в нижнем правом углу квадрата.