Две бесконечные плоскости заряжены одноименно с поверхностной плотностью заряда σ = 3*10^(-4) Кл/м^2. С какой силой на единицу площади они взаимодействуют?

Задача: две бесконечные плоскости заряжены одноименно с поверхностной плотностью σ = 3×10^(-4) Кл/м^2. Найти силу на единицу площади, с которой они взаимодействуют.

Пошаговое решение:

1. Полная величина электрического поля бесконечной плоскости с поверхностной плотностью σ:

• E = σ / (2 ε0) на обеих сторонах, направление поля — от плоскости (для σ > 0).

2. Взаимодействие двух плоскостей:

• Поле между плоскостями от первой плоскости направлено в сторону второй, от второй — к первой. Эти значения по модулю равны σ/(2ε0).
• Сила на единицу площади, которую оказывает поле второй плоскости на первую, равна F/A = σ × E_due_to_other.
• Здесь E_due_to_other = σ/(2ε0). Следовательно, F/A = σ × σ/(2ε0) = σ^2 / (2 ε0).

3. Направление силы:

• Так как плоскости заряжены одноименными знаками, они отталкиваются, то есть сила на первую плоскость направлена прочь от второй.

4. Числовой расчет:

• σ = 3×10^(-4) Кл/м^2
• ε0 ≈ 8.854×10^(-12) Ф/м
• F/A = σ^2 / (2 ε0) = (3×10^(-4))^2 / (2 × 8.854×10^(-12)) Н/м^2
• = 9×10^(-8) / (1.7708×10^(-11)) ≈ 5.08×10^3 Н/м^2

Ответ: Сила на единицу площади (давление) между двумя одноименно заряженными бесконечными плоскостями равно примерно 5.1×10^3 Н/м^2. Это давление равноочередно направлено от одной плоскости к другой (они отталкиваются).