Вопрос:

Два точечных заряда q1 = -1.5 мкКл и q2 = +3.5 мкКл закреплены.

Два точечных заряда q1 = -1.5 мкКл и q2 = +3.5 мкКл закреплены.
Фотография

Ответ ассистента

Дано: q1 = -1.5 мкКл = -1.5 * 10^-6 Кл, q2 = +3.5 мкКл = 3.5 * 10^-6 Кл, Q = +14 нКл = 14 * 10^-9 Кл, R1 = 4.5 см = 0.045 м, R2 = 3 см = 0.03 м, k = 9 * 10^9 Н*м^2/Кл^2, m = 10 мг = 10 * 10^-6 кг. 1. Потенциальная энергия взаимодействия W = Q * φ. Потенциал φ = k * (q1/r1 + q2/r2). Так как q1 < 0, q2 > 0, нужно максимизировать потенциал поля (так как Q > 0). Наибольший потенциал будет в точке, максимально удаленной от отрицательного заряда q1 и максимально близкой к положительному q2. Это точка А. 2. Потенциал в точке C. Расстояние до q1 равно 2R1 = 0.09 м, до q2 равно 2R2 = 0.06 м. φC = k * (q1/2R1 + q2/2R2) = 9 * 10^9 * (-1.5 * 10^-6 / 0.09 + 3.5 * 10^-6 / 0.06) = 9 * 10^9 * (-16666.7 + 58333.3) = 9 * 10^9 * 41666.6 = 375 * 10^6 В = 375 кВ. 3. Энергия в точке B (на расстоянии 2R2 от q2 и (2R2+2R1) от q1). Расстояние до q2 = 0.06 м, до q1 = 0.15 м. φB = 9 * 10^9 * (-1.5 * 10^-6 / 0.15 + 3.5 * 10^-6 / 0.06) = 9 * 10^9 * (-10000 + 58333.3) = 435 * 10^6 В = 435 кВ. Энергия в B: WB = Q * φB = 14 * 10^-9 * 435 * 10^3 = 6.09 * 10^-3 Дж. Энергия в C: WC = Q * φC = 14 * 10^-9 * 375 * 10^3 = 5.25 * 10^-3 Дж. Закон сохранения энергии: (m * v^2)/2 + WB = WC (m * v^2)/2 = WC - WB = 5.25 * 10^-3 - 6.09 * 10^-3 = -0.84 * 10^-3 Дж. Так как энергия в B больше, чем в C, бусинка не долетит до C при любой начальной скорости. Скорость должна быть мнимой. Возможно, в задаче опечатка или подразумевается движение от C к B. Если нужно достичь C из B при W(B) > W(C), ответ: 0 м/с (невозможно). 4. Электростатическая сила в точке B. F1 = k * |q1 * Q| / (r1B)^2 = 9 * 10^9 * 1.5 * 10^-6 * 14 * 10^-9 / (0.15)^2 = 0.0084 Н. F2 = k * |q2 * Q| / (r2B)^2 = 9 * 10^9 * 3.5 * 10^-6 * 14 * 10^-9 / (0.06)^2 = 0.1225 Н. Силы направлены по линии действия зарядов. Векторная сумма даст силу. Так как B лежит на линии, соединяющей q1 и q2, силы направлены противоположно. F = |F2 - F1| = |0.1225 - 0.0084| = 0.1141 Н = 114 мН.

Другие решения

Что ещё задавали пользователи