Четыре одинаковых по модулю точечных заряда |q| = 20 нКл, два из которых положительны, а два отрицательны, расположены в вершинах квадрата со стороной a=20см так, как показано на рисунке (ниже). Найти силу действующую на помещенный в центре квадрата положительный точечный заряд q0 = 20нКл
Для нахождения силы действующей на точечный заряд q0 в центре квадрата, нужно разложить силы, действующие на него от каждого из четырех зарядов, на составляющие вдоль осей координат и просуммировать их.
Обозначим сторону квадрата a=20см. Так как заряды расположены в вершинах квадрата, расстояние от центра квадрата до каждого из зарядов равно L=√(a^2 + a^2)=√(2a^2)=√(2)a=20*√(2)см.
Сила, действующая на заряд q0 от заряда q1 (-20нКл), равна F1 = k*(|q||q0|)/L^2, где k - постоянная Кулона.
Сила, действующая на заряд q0 от заряда q2 (20нКл), равна F2 = k*(|q||q0|)/L^2.
Суммируя эти силы и учитывая, что по горизонтали силы F1 и F2 компенсируют друг друга, получаем, что сила, действующая на заряд q0, будет равна F = 2F1*sin(45°), так как угол между силами F1 и F2 равен 90°.
Подставляя значения в формулу и считая k = 9*10^9 Нм²/C², получаем:
F = 2 (910^9) (2010^(-9)) (2010^(-9)) / ( (20√(2)10^(-2))^2 ) * sin(45°) ≈ 0.090 Н.
Итак, сила, действующая на заряд q0, равна примерно 0.090 Н.
Для нахождения силы действующей на точечный заряд q0 в центре квадрата, нужно разложить силы, действующие на него от каждого из четырех зарядов, на составляющие вдоль осей координат и просуммировать их.
Обозначим сторону квадрата a=20см. Так как заряды расположены в вершинах квадрата, расстояние от центра квадрата до каждого из зарядов равно L=√(a^2 + a^2)=√(2a^2)=√(2)a=20*√(2)см.
Сила, действующая на заряд q0 от заряда q1 (-20нКл), равна F1 = k*(|q||q0|)/L^2, где k - постоянная Кулона.
Сила, действующая на заряд q0 от заряда q2 (20нКл), равна F2 = k*(|q||q0|)/L^2.
Суммируя эти силы и учитывая, что по горизонтали силы F1 и F2 компенсируют друг друга, получаем, что сила, действующая на заряд q0, будет равна F = 2F1*sin(45°), так как угол между силами F1 и F2 равен 90°.
Подставляя значения в формулу и считая k = 9*10^9 Нм²/C², получаем:
F = 2 (910^9) (2010^(-9)) (2010^(-9)) / ( (20√(2)10^(-2))^2 ) * sin(45°) ≈ 0.090 Н.
Итак, сила, действующая на заряд q0, равна примерно 0.090 Н.