Два одинаковых маленьких шарика обладающих зарядом q= 5 мкКл и q=-10мкКл находятся на расстоянии 10 см друг от друга. Определить силу взаимодействия между ними

Для решения задачи о силе взаимодействия между двумя заряженными шарами мы будем использовать закон Кулона, который описывает электрическое взаимодействие между зарядами.

Шаг 1: Запись формулы закона Кулона

Закон Кулона гласит, что сила взаимодействия \( F \) между двумя зарядами \( q_1 \) и \( q_2 \) на расстоянии \( r \) друг от друга определяется по формуле:

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

где:

• \( F \) — сила взаимодействия (в ньютонах, Н),
• \( k \) — коэффициент пропорциональности (константа Кулона), равный приблизительно \( 8.99 \times 10^9 \, \text{Н} \cdot \text{м}^2/\text{Кл}^2 \),
• \( q_1 \) и \( q_2 \) — величины зарядов (в кулонах, Кл),
• \( r \) — расстояние между зарядами (в метрах, м).

Шаг 2: Подставление данных

У нас есть:

• \( q_1 = 5 \, \mu\text{Кл} = 5 \times 10^{-6} \, \text{Кл} \)
• \( q_2 = -10 \, \mu\text{Кл} = -10 \times 10^{-6} \, \text{Кл} \)
• \( r = 10 \, \text{см} = 0.1 \, \text{м} \)

Теперь подставим эти значения в формулу.

Шаг 3: Вычисление силы

Сначала найдем модуль произведения зарядов:

\[ |q_1 \cdot q_2| = |5 \times 10^{-6} \cdot (-10 \times 10^{-6})| = |5 \times -10| \times 10^{-12} = 50 \times 10^{-12} \, \text{Кл}^2 = 5 \times 10^{-11} \, \text{Кл}^2 \]

Теперь подставим все известные значения в формулу для силы:

\[ F = 8.99 \times 10^9 \cdot \frac{5 \times 10^{-11}}{(0.1)^2} \]

Сначала вычислим \( (0.1)^2 \):

\[ (0.1)^2 = 0.01 \, \text{м}^2 \]

Теперь можем подставить это значение в формулу для силы:

\[ F = 8.99 \times 10^9 \cdot \frac{5 \times 10^{-11}}{0.01} = 8.99 \times 10^9 \cdot 5 \times 10^{-9} = 8.99 \times 5 = 44.95 \, \text{Н} \]

Шаг 4: Определение направления силы

Сила взаимодействия между зарядами \( q_1 \) и \( q_2 \) будет притягивающей, так как они имеют разные знаки (один положительный, другой отрицательный).

Ответ

Сила взаимодействия между двумя зарядами составляет примерно \( 44.95 \, \text{Н} \) и она притягивает заряды друг к другу.