Для решения задачи будем использовать следующие формулы электростатики:
- Напряженность электростатического поля (E):
[
E = \frac{F}{q}
]
где ( F ) — сила, воздействующая на пробный заряд, а ( q ) — величина пробного заряда.
- Связь напряженности и заряда-источника поля (Q):
[
E = \frac{k \cdot Q}{r^2}
]
где ( k ) — коэффициент пропорциональности в законе Кулона (( k \approx 8.99 \times 10^9 , \text{Н} \cdot \text{м}^2/\text{Кл}^2 )), ( Q ) — заряд-источник, ( r ) — расстояние до заряда.
Шаг 1: Вычисление напряженности поля (E)
- Дано:
- ( F = 27 , \text{мкН} = 27 \times 10^{-6} , \text{Н} )
- ( q = 4.5 , \text{нКл} = 4.5 \times 10^{-9} , \text{Кл} )
Подставим данные в формулу для напряженности:
[
E = \frac{F}{q} = \frac{27 \times 10^{-6}}{4.5 \times 10^{-9}} = 6 \times 10^3 , \text{Н/Кл}
]
Шаг 2: Вычисление заряда-источника (Q)
Теперь, зная напряженность ( E ), можем найти ( Q ):
- Дано:
- ( r = 90 , \text{см} = 0.9 , \text{м} )
[
E = \frac{k \cdot Q}{r^2} \implies Q = \frac{E \cdot r^2}{k}
]
Подставим значения:
[
Q = \frac{6 \times 10^3 \cdot (0.9)^2}{8.99 \times 10^9}
]
[
Q = \frac{6 \times 10^3 \cdot 0.81}{8.99 \times 10^9} \approx \frac{4860}{8.99 \times 10^9} = 5.41 \times 10^{-7} , \text{Кл}
]
Таким образом, модуль напряженности поля в точке, где расположен пробный заряд, равен ( 6 \times 10^3 , \text{Н/Кл} ), а модуль заряда-источника поля составляет ( 5.41 \times 10^{-7} , \text{Кл} ).