Чтобы определить напряженность электрического поля в вершине A и угол α, необходимо рассмотреть вклад каждого заряда в созданное электрическое поле.
Шаг 1: Определение координат зарядов
Предположим, что прямоугольник имеет следующую расстановку зарядов:
- ( q_1 = 1 ) нКл в точке (0, 0) (нижний левый угол),
- ( q_2 = -3 ) нКл в точке (2, 0) (нижний правый угол),
- ( q_3 = -2 ) нКл в точке (0, 2) (верхний левый угол).
Шаг 2: Вычисление электрического поля от каждого заряда в точке A (0, 2)
Электрическое поле ( E ) от точечного заряда вычисляется по формуле:
[
E = k \cdot \frac{|q|}{r^2}
]
где ( k ) – это коэффициент пропорциональности (приблизительно ( 8.99 \times 10^9 ) Н·м²/Кл²), ( q ) – заряд, ( r ) – расстояние от заряда до точки наблюдения.
Вклад от ( q_1 ) (положительный заряд):
- Расстояние ( r_1 = 2 ) м (от (0,0) до (0,2)).
- ( E_1 = k \cdot \frac{|q_1|}{r_1^2} = 8.99 \times 10^9 \frac{1 \times 10^{-9}}{2^2} = 8.99 \times 10^9 \cdot \frac{1}{4} ).
- Направление электрического поля от положительного заряда вверх по оси y.
Вклад от ( q_2 ) (отрицательный заряд):
- Расстояние ( r_2 = 2 ) м (от (2,0) до (0,2)).
- ( E_2 = k \cdot \frac{|q_2|}{r_2^2} = 8.99 \times 10^9 \cdot \frac{3 \times 10^{-9}}{2^2} = 8.99 \times 10^9 \cdot \frac{3}{4} ).
- Направление электрического поля к заряду (вверх и влево).
Вклад от ( q_3 ) (отрицательный заряд):
- Расстояние ( r_3 = 2 ) м (от (0,2) до (0,2) – это 0, так как в той же точке).
- Вклад этого заряда в электрическое поле в точке A равен 0, так как наблюдаем в той же точке.
Шаг 3: Определение результирующего электрического поля
Теперь сложим векторы полей ( E_1 ) и ( E_2 ):
- Сумма по оси Y:
[
E_y = E_1 - E_2 \cdot \sin(45°) = E_1 - \frac{E_2 \sqrt{2}}{2}
]
- Сумма по оси X:
[
E_x = -E_2 \cdot \cos(45°) = -\frac{E_2 \sqrt{2}}{2}
]
Шаг 4: Расчет угла α
Угол α определяется как:
[
\tan(α) = \frac{E_y}{E_x}
]
Используя полученные значения для ( E_x ) и ( E_y ), можете найти угол α.
После всех этих расчетов, вы получите численные значения для ( E ) и угол α. Это даст вам полное представление о напряженности электрического поля в точке A.