Давайте решим задачу пошагово и внимательно, чтобы понять, как находится сила взаимодействия между двумя точечными зарядами.
Дано:
- Заряд q1 = 2 мкКл (микрокулон),
- Заряд q2 = 12 мкКл,
- Расстояние между зарядами r = 6 см.
Переводим все величины в международную систему SI:
Заряды:
- 1 мкКл = \(10^{-6}\) Кл,
- \(q_1 = 2 \times 10^{-6}\) Кл,
- \(q_2 = 12 \times 10^{-6}\) Кл.
Расстояние:
- 1 см = \(10^{-2}\) м,
- \(r = 6 \times 10^{-2}\) м.
Шаг 1: Напомню формулу для силы взаимодействия
Закон Кулона: \[ F = k \times \frac{|q_1 \times q_2|}{r^2} \]
где:
- \(F\) — сила в ньютонах (Н),
- \(k\) — коэффициент пропорциональности, постоянная Кулона,
- \(q_1, q_2\) — величины зарядов,
- \(r\) — расстояние между зарядами.
Шаг 2: Значение постоянной Кулона
\[ k \approx 8,9875 \times 10^9 \, \text{Н·м}^2/\text{Кл}^2 \]
Для удобства можно взять приближенно \(k = 9 \times 10^9 \text{ Н·м}^2/\text{Кл}^2\).
Шаг 3: Подставляем данные
\[ F = 9 \times 10^9 \times \frac{(2 \times 10^{-6}) \times (12 \times 10^{-6})}{(6 \times 10^{-2})^2} \]
Расчитаем числитель:
\[ (2 \times 10^{-6}) \times (12 \times 10^{-6}) = 24 \times 10^{-12} \]
Расчитаем знаменатель:
\[ (6 \times 10^{-2})^2 = 36 \times 10^{-4} \]
Теперь выражение:
\[ F = 9 \times 10^9 \times \frac{24 \times 10^{-12}}{36 \times 10^{-4}} \]
Шаг 4: Упростим выражение
Объединим числитель и знаменатель:
\[ F = 9 \times 10^9 \times \frac{24 \times 10^{-12}}{36 \times 10^{-4}} \]
Разделим числитель и знаменатель по их числам:
\[ \frac{24}{36} = \frac{2}{3} \]
Объединяем степени:
\[ \frac{10^{-12}}{10^{-4}} = 10^{-12 - (-4)} = 10^{-8} \]
Получается:
\[ F = 9 \times 10^9 \times \frac{2}{3} \times 10^{-8} \]
Далее:
\[ F = 9 \times \frac{2}{3} \times 10^{9 - 8} = 9 \times \frac{2}{3} \times 10^{1} \]
\[ F = 9 \times \frac{2}{3} \times 10 = 9 \times \frac{2}{3} \times 10 \]
Упростим:
\[ 9 \times \frac{2}{3} = 9 \times \frac{2}{3} = 3 \times 2 = 6 \]
Итак:
\[ F = 6 \times 10 = 60 \text{ Н} \]
Итог
Сила взаимодействия между двумя зарядами равна 60 Н.
Если есть дополнительные вопросы или требуется подробнее объяснить какой-либо шаг — пишите!