Физика практическая работа Найдите заряд, создающий электрическое поле в керосине (диэлектрическая проницаемость 2.1), если на расстоянии 5см от заряда напряженность поля 1,6*105 Н/Кл
Чтобы найти заряд, создающий электрическое поле в керосине, можно воспользоваться формулой для напряженности электрического поля EEE, создаваемого точечным зарядом QQQ:
E=14πε⋅Qr2
E = \frac{1}{4 \pi \varepsilon} \cdot \frac{Q}{r^2} E=4πε1⋅r2Q
где:
EEE — напряженность электрического поля вН/Клв Н/КлвН/Кл,QQQ — заряд вКлв КлвКл,rrr — расстояние от заряда вмв мвм,ε\varepsilonε — электрическая проницаемость среды.
Так как707, в данном случае имеется диэлектрик керосинсдиэлектрическойпроницаемостью(εr=2.1)керосин с диэлектрической проницаемостью (\varepsilon_r = 2.1)керосинсдиэлектрическойпроницаемостью(εr=2.1), электрическая проницаемость среды считается следующим образом:
Чтобы найти заряд, создающий электрическое поле в керосине, можно воспользоваться формулой для напряженности электрического поля EEE, создаваемого точечным зарядом QQQ:
E=14πε⋅Qr2 E = \frac{1}{4 \pi \varepsilon} \cdot \frac{Q}{r^2}
E=4πε1 ⋅r2Q
где:
EEE — напряженность электрического поля вН/Клв Н/КлвН/Кл,QQQ — заряд вКлв КлвКл,rrr — расстояние от заряда вмв мвм,ε\varepsilonε — электрическая проницаемость среды.Так как707, в данном случае имеется диэлектрик керосинсдиэлектрическойпроницаемостью(εr=2.1)керосин с диэлектрической проницаемостью (\varepsilon_r = 2.1)керосинсдиэлектрическойпроницаемостью(εr =2.1), электрическая проницаемость среды считается следующим образом:
ε=ε0⋅εr \varepsilon = \varepsilon_0 \cdot \varepsilon_r
ε=ε0 ⋅εr
где ε0\varepsilon_0ε0 — электрическая проницаемость вакуума (ε0≈8.85×10−12 Ф/м)(\varepsilon_0 \approx 8.85 \times 10^{-12} \, \text{Ф/м})(ε0 ≈8.85×10−12Ф/м).
Теперь подставим значения:
Рассчитаем ε\varepsilonε:ε=8.85×10−12 Ф/м⋅2.1≈1.86×10−11 Ф/м \varepsilon = 8.85 \times 10^{-12} \, \text{Ф/м} \cdot 2.1 \approx 1.86 \times 10^{-11} \, \text{Ф/м}
Извлечем QQQ из формулы для напряженности:ε=8.85×10−12Ф/м⋅2.1≈1.86×10−11Ф/м
E=14πε0εr⋅Qr2 E = \frac{1}{4 \pi \varepsilon_0 \varepsilon_r} \cdot \frac{Q}{r^2}
E=4πε0 εr 1 ⋅r2Q
Выразим QQQ:
Q=E⋅r2⋅4πε Q = E \cdot r^2 \cdot 4 \pi \varepsilon
Заменим EEE и rrr на известные величины:E=1.6×105 Н/КлE = 1.6 \times 10^{5} \, \text{Н/Кл}E=1.6×105Н/Клr=5 см=0.05 мr = 5 \, \text{см} = 0.05 \, \text{м}r=5см=0.05мQ=E⋅r2⋅4πε
Подставляем значения:
Q=(1.6×105)⋅(0.05)2⋅4π(1.86×10−11) Q = (1.6 \times 10^{5}) \cdot (0.05)^2 \cdot 4 \pi (1.86 \times 10^{-11})
Q=(1.6×105)⋅(0.05)2⋅4π(1.86×10−11)
Теперь вычислим:
Q=(1.6×105)⋅(0.0025)⋅(4π⋅1.86×10−11) Q = (1.6 \times 10^{5}) \cdot (0.0025) \cdot (4 \pi \cdot 1.86 \times 10^{-11})
Q=(1.6×105)⋅(0.0025)⋅(4π⋅1.86×10−11)
Сначала вычислим 4π⋅1.86×10−114 \pi \cdot 1.86 \times 10^{-11}4π⋅1.86×10−11:
4π≈12.566 ⟹ 4π⋅1.86×10−11≈2.331×10−10 4 \pi \approx 12.566 \implies 4 \pi \cdot 1.86 \times 10^{-11} \approx 2.331 \times 10^{-10}
4π≈12.566⟹4π⋅1.86×10−11≈2.331×10−10
Теперь подставляем полученное значение:
Q≈(1.6×105)⋅(0.0025)⋅(2.331×10−10) Q \approx (1.6 \times 10^{5}) \cdot (0.0025) \cdot (2.331 \times 10^{-10})
Q≈(1.6×105)⋅(0.0025)⋅(2.331×10−10) Q≈(1.6×10−5)⋅(2.331×10−10)≈3.73×10−15 Кл Q \approx (1.6 \times 10^{-5}) \cdot (2.331 \times 10^{-10}) \approx 3.73 \times 10^{-15} \, \text{Кл}
Q≈(1.6×10−5)⋅(2.331×10−10)≈3.73×10−15Кл
Таким образом, заряд, создающий электрическое поле в керосине, составляет примерно 3.73×10−15 Кл3.73 \times 10^{-15} \, \text{Кл}3.73×10−15Кл.