Чтобы решить задачу, начнем с формулы для вычисления электрической силы между двумя зарядами в воздухе и в диэлектрике.
Электрическая сила \( F \) между двумя зарядами \( q_1 \) и \( q_2 \) на расстоянии \( r \) выражается по закону Кулона следующим образом:
\[ F = k \cdot \frac{|q_1 \cdot q_2|}{r^2} \]
где \( k \) — электрическая постоянная или кулоновская константа, равная примерно \( 8,99 \times 10^9 \, \text{Н} \cdot \text{м}^2/\text{Кл}^2 \).
Когда заряды помещены в диэлектрик, электрическая сила уменьшается и выражается как:
\[ F' = \frac{F}{\varepsilon_r} \]
где \( F' \) — сила в диэлектрике, \( F \) — сила в вакууме (или воздухе), \( \varepsilon_r \) — диэлектрическая проницаемость вещества.
Дано:
- Сила в воздухе \( F = 1,2 \times 10^{-4} \, \text{Н} \) на расстоянии \( r = 0,5 \, \text{м} \).
- Сила в жидкости \( F' = 1,5 \times 10^{-5} \, \text{Н} \) на расстоянии \( r' = 0,12 \, \text{м} \).
Шаг 1: Сравнение сил
Сначала выразим связь между силами в воздухе и в жидкости с учетом диэлектрической проницаемости:
\[ \frac{F}{F'} = \varepsilon_r \]
Шаг 2: Подставим значения
Подставим известные значения в формулу:
\[ \varepsilon_r = \frac{1,2 \times 10^{-4} \, \text{Н}}{1,5 \times 10^{-5} \, \text{Н}} \]
Шаг 3: Вычисления
Проведем деление:
\[ \varepsilon_r = \frac{1,2}{1,5} \times 10^{1} = 0,8 \times 10^{1} = 8 \]
Ответ:
Диэлектрическая проницаемость жидкости ( \( \varepsilon_r \) ) равна 8.
Заключение:
Таким образом, мы нашли, что диэлектрическая проницаемость данной жидкости составляет 8. Это означает, что жидкость значительно снижает электрическую силу между зарядами по сравнению с воздухом.