Пять точечных зарядов расположены в вакууме так, как показано на рис. 1 (q1, q2, q3, q4 находятся в вершинах квадрата со стороной a = 1 м, а q5 – в его середине). Определите величину силы, действующей на заряд q5, если q1 = q2 = – 1 мкКл, q3 = q4 = q5 = + 1 мкКл.

17 Июн 2019 в 19:44
292 +1
0
Ответы
1

Для начала определим направление сил, действующих на заряд q5. Силы, действующие от q1 и q2 будут направлены в стороны, проходящие через q5 и q3. Силы, действующие от q3 и q4 будут направлены в стороны, проходящие через q5 и q1. Таким образом, силы будут направлены по диагоналям квадрата, соединяющим противоположные углы.

Теперь определим величину силы, действующей на q5 от каждого из зарядов q1, q2, q3 и q4. Воспользуемся формулой для силы между двумя точечными зарядами:
F = k |q1| |q5| / r^2,
где F - сила, k - постоянная Кулона 8.99<em>109Н</em>м2/Кл28.99 <em> 10^9 Н</em>м^2/Кл^28.99<em>109Н</em>м2/Кл2, |q1| и |q5| - величины зарядов, r - расстояние между зарядами.

Так как все заряды имеют одинаковую величину, то и силы, действующие на q5 от q1 и q2, будут равны, а также силы, действующие на q5 от q3 и q4. Отсюда следует, что:
F1 = F2 = k |q1| |q5| / a/√2a/√2a/√2^2 = k |q1| |q5| 2 / a^2,
F3 = F4 = k |q3| * |q5| / a^2.

С учетом знаков зарядов получаем, что сила, действующая на q5, равна:
F5 = √F12+F32F1^2 + F3^2F12+F32 = √2<em>k</em>∣q1∣<em>∣q5∣/a22 <em> k </em> |q1| <em> |q5| / a^22<em>k</em>q1∣<em>q5∣/a2^2 + 2 k |q3| |q5| / a^2)^2 = √8<em>k2</em>∣q1∣2<em>∣q5∣2/a4+4</em>k2<em>∣q3∣2</em>∣q5∣2/a48 <em> k^2 </em> |q1|^2 <em> |q5|^2 / a^4 + 4 </em> k^2 <em> |q3|^2 </em> |q5|^2 / a^48<em>k2</em>q12<em>q52/a4+4</em>k2<em>q32</em>q52/a4 = √8<em>k2</em>∣q5∣2<em>(∣q1∣2+∣q3∣2)/a48 <em> k^2 </em> |q5|^2 <em> (|q1|^2 + |q3|^2) / a^48<em>k2</em>q52<em>(q12+q32)/a4 = √8</em>(8.99<em>109)2</em>(10−12)2<em>2/148 </em> (8.99 <em> 10^9)^2 </em> (10^-12)^2 <em> 2 / 1^48</em>(8.99<em>109)2</em>(1012)2<em>2/14 ≈ 5.36 10^-3 Н.

Таким образом, величина силы, действующей на заряд q5, составляет примерно 5.36 * 10^-3 Н.

21 Апр 2024 в 00:59
Не можешь разобраться в этой теме?
Обратись за помощью к экспертам
Гарантированные бесплатные доработки в течение 1 года
Быстрое выполнение от 2 часов
Проверка работы на плагиат
Поможем написать учебную работу
Прямой эфир