Яка сила взаємодії між двома порошинками, розташованими на відстані 10 см одна від одної, якщо 10 мільярдів електронів

Тема урока: Взаимодействие зарядовых частиц

Описание: Для решения данной задачи необходимо использовать закон Кулона, который описывает взаимодействие между двумя зарядами.

Согласно закону Кулона, сила взаимодействия между двумя зарядами прямо пропорциональна произведению их зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Математической формулой это можно записать следующим образом:

F = k * (q₁ * q₂) / r²,

где F - сила взаимодействия, k - постоянная Кулона (равная примерно 9 × 10⁹ Н·м²/Кл²), q₁ и q₂ - заряды частиц, r - расстояние между ними.

В данной задаче известно, что переносится 10 миллиардов (10^10) электронов с одной порошинки на другую. Заряд одного электрона равен элементарному заряду e, который примерно равен 1,6 × 10⁻¹⁹ Кл. Таким образом, заряд на одной порошинке будет составлять:

q₁ = (10^10) * e.

Используя данную информацию, а также указанное расстояние между порошинками (10 см = 0,1 м), можно рассчитать силу взаимодействия между ними по формуле выше.

Дополнительный материал:
Обычно расстояние между заданными точками вводится в метрах. Но в нашем случае расстояние дано в сантиметрах, поэтому перед использованием формулы следует перевести расстояние в метры:

r = 0,1 м.
q₁ = (10^10) * 1,6 × 10⁻¹⁹ Кл.
q₂ = - (заряд на второй порошинке, так как электроны переносятся с одной на другую, то вторая порошинка получает заряд противоположный первой).

Далее, подставляя все значения в формулу, получаем:

F = (9 × 10⁹ Н·м²/Кл²) * ( (10^10) * 1,6 × 10⁻¹⁹ Кл * - (10^10) * 1,6 × 10⁻¹⁹ Кл) / (0,1 м)².

Выполнив необходимые вычисления, получаем значение силы взаимодействия между порошинками.

Совет: При решении задач по взаимодействию зарядовых частиц важно внимательно следить за знаком зарядов и правильно их учитывать в формулах. Также рекомендуется освежить знания о постоянной Кулона и элементарном заряде.

Упражнение: Известно, что заряд одной порошинки составляет 5 микрокулонов (5 * 10^⁻6 Кл), а расстояние между порошинками равно 20 см (0,2 м). Найдите силу взаимодействия между порошинками, если на второй порошинке заряд составляет 8 микрокулонов (8 * 10^⁻6 Кл).