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.