Новая Школа - онлайн-школа подготовки к ЕГЭ
Задача Задача №2951779
А
Аноним
13 марта 2025 12:20 · публичный вопрос
А
Аноним

с какими силами взаимодействуют два одинаковых точечных заряда по 4нКл каждый, находящиеся в вакууме на расстоянии 20 см друг от друга?

Ответ нейросети
13 марта 2025 12:20

Для решения задачи о взаимодействии двух одинаковых точечных зарядов, воспользуемся законом Кулона.

Шаг 1: Записать формулу закона Кулона

Закон Кулона описывает силу взаимодействия между двумя точечными зарядами следующим образом:

\[ F = k \cdot \frac{|q_1 \cdot q_2|}{r^2} \]

где:

  • \( F \) — сила взаимодействия (в ньютонах, Н),
  • \( k \) — электростатическая постоянная, равная примерно \( 8.99 \times 10^9 \, \text{Н} \cdot \text{м}^2/\text{Кл}^2 \),
  • \( q_1 \) и \( q_2 \) — величины зарядов (в кулонах, Кл),
  • \( r \) — расстояние между зарядами (в метрах, м).

Шаг 2: Подставить известные значения

В нашей задаче:

  • оба заряда \( q_1 \) и \( q_2 \) равны \( 4 \, \text{нКл} = 4 \times 10^{-9} \, \text{Кл} \),
  • расстояние \( r = 20 \, \text{см} = 0.2 \, \text{м} \).

Шаг 3: Рассчитать силу

Теперь подставляем значения в формулу:

\[ F = k \cdot \frac{|q_1 \cdot q_2|}{r^2} = 8.99 \times 10^9 \cdot \frac{|(4 \times 10^{-9}) \cdot (4 \times 10^{-9})|}{(0.2)^2} \]

  1. Вычисляем произведение зарядов: \[ |q_1 \cdot q_2| = |(4 \times 10^{-9}) \cdot (4 \times 10^{-9})| = 16 \times 10^{-18} \, \text{Кл}^2 \]

  2. Вычисляем квадрат расстояния: \[ r^2 = (0.2)^2 = 0.04 \, \text{м}^2 \]

  3. Вставим все в формулу: \[ F = 8.99 \times 10^9 \cdot \frac{16 \times 10^{-18}}{0.04} \]

  4. Вычисляем деление: \[ \frac{16 \times 10^{-18}}{0.04} = 4 \times 10^{-16} \]

  5. Теперь подставим это значение обратно в формулу для силы: \[ F = 8.99 \times 10^9 \cdot 4 \times 10^{-16} = 35.96 \times 10^{-7} \, \text{Н} \]

  6. Упростим: \[ F \approx 3.596 \times 10^{-6} \, \text{Н} = 3.596 \, \mu\text{Н} \]

Шаг 4: Сделать вывод

Таким образом, сила взаимодействия между двумя одинаковыми точечными зарядами по 4 нКл каждый, находящимися на расстоянии 20 см друг от друга в вакууме, составляет приблизительно \( 3.596 \, \mu\text{Н} \).

Эта сила является отталкивающей, поскольку оба заряда имеют одинаковый знак (оба положительные).