Чтобы определить напряжённость электрического поля \( E \) в точке на расстоянии \( r \) от точечного заряда \( q \), можно воспользоваться формулой:
\[ E = \frac{k \cdot |q|}{r^2} \]
где:
- \( E \) — напряжённость электрического поля,
- \( k \) — электростатическая постоянная, приблизительно равная \( 8.99 \times 10^9 \, \text{Н} \cdot \text{м}^2/\text{Кл}^2 \),
- \( |q| \) — абсолютное значение заряда (в нашем случае \( 60 \, \text{Кл} \)),
- \( r \) — расстояние от заряда до точки, в которой мы определяем напряжённость (в данном случае \( 14 \, \text{м} \)).
Подставим известные значения в формулу:
\[ E = \frac{8.99 \times 10^9 \, \text{Н} \cdot \text{м}^2/\text{Кл}^2 \cdot 60 \, \text{Кл}}{(14 \, \text{м})^2} \]
Сначала посчитаем \( (14 \, \text{м})^2 \):
\[ (14 \, \text{м})^2 = 196 \, \text{м}^2 \]
Теперь подставим это значение в формулу:
\[ E = \frac{8.99 \times 10^9 \cdot 60}{196} \]
Рассчитаем числитель:
\[ 8.99 \times 10^9 \cdot 60 \approx 5.394 \times 10^{11} \, \text{Н} \cdot \text{м}^2/\text{Кл} \]
Теперь поделим это значение на \( 196 \):
\[ E \approx \frac{5.394 \times 10^{11}}{196} \approx 2.748 \times 10^{9} \, \text{Н}/\text{Кл} \]
Так что, напряжённость электрического поля на расстоянии 14 м от заряда составляет примерно \( 2.748 \times 10^{9} \, \text{Н}/\text{Кл} \).
Теперь давайте узнаем, как изменится напряжённость, если уменьшить расстояние в 3 раза. Если расстояние уменьшается в 3 раза, новое расстояние будет:
\[ r' = \frac{14 \, \text{м}}{3} \approx 4.67 \, \text{м} \]
Теперь подставим это новое значение в формулу для напряжённости:
\[ E' = \frac{k \cdot |q|}{(r')^2} \]
Сначала посчитаем \( (r')^2 \):
\[ (r')^2 = (4.67 \, \text{м})^2 \approx 21.8089 \, \text{м}^2 \]
Теперь считаем новое значение напряжённости:
\[ E' = \frac{8.99 \times 10^9 \cdot 60}{21.8089} \]
Рассчитаем числитель:
\[ E' \approx \frac{5.394 \times 10^{11}}{21.8089} \approx 2.47 \times 10^{10} \, \text{Н}/\text{Кл} \]
Итак, напряжённость электрического поля на расстоянии \( 4.67 \, \text{м} \) составит примерно \( 2.47 \times 10^{10} \, \text{Н}/\text{Кл} \).
В заключение, напряжённость электрического поля увеличивается при уменьшении расстояния от заряда, и в данном случае, она возрастает в \( 9 \) раз (поскольку \( (3^2 = 9) \)), если расстояние уменьшается в 3 раза.