1. Закон Кулона

В углах равностороннего треугольника расположены одинаковые положительные заряды Q=2 нКл. Какой отрицательный заряд Q1 нужно разместить в центре треугольника, чтобы сила притяжения от него уравновесила силы отталкивания положительных зарядов?

Физика 10 класс Электрические заряды и сила взаимодействия между ними закон Кулона равносторонний треугольник положительные заряды отрицательный заряд сила притяжения сила отталкивания физика электростатика уравновешивание сил заряд в центре треугольника Новый

Для решения этой задачи нам нужно использовать закон Кулона, который описывает силу взаимодействия между зарядами. Сначала давайте вспомним, что закон Кулона гласит:

F = k * |Q1 * Q2| / r^2

где:

• F - сила взаимодействия между зарядами;
• k - коэффициент пропорциональности (приблизительно равен 9 * 10^9 Н·м²/Кл²);
• Q1 и Q2 - величины зарядов;
• r - расстояние между зарядами.

Теперь перейдем к нашей задаче:

1. Пусть в углах равностороннего треугольника находятся три одинаковых положительных заряда Q = 2 нКл. Расстояние между любыми двумя зарядами в равностороннем треугольнике обозначим как a.
2. Сила отталкивания между двумя положительными зарядами будет действовать на заряд, расположенный в центре треугольника. Сначала найдем силу отталкивания между одним из положительных зарядов и зарядом в центре:
• Сила F между положительным зарядом и зарядом в центре будет равна:
• F = k * |Q * Q1| / (a/√3)^2, где a/√3 - это расстояние от центра треугольника до вершины.
3. Так как у нас три одинаковых положительных заряда, полная сила отталкивания от всех трех зарядов будет равна:
• F_total = 3 * F = 3 * (k * |Q * Q1| / (a/√3)^2).
4. Теперь определим силу притяжения, которую будет создавать отрицательный заряд Q1:
• Сила притяжения F1 между зарядом Q1 и одним из положительных зарядов:
• F1 = k * |Q * Q1| / (a/√3)^2.
• Так как притяжение будет действовать на три положительных заряда, общая сила притяжения будет:
• F_total = 3 * F1 = 3 * (k * |Q * Q1| / (a/√3)^2).
5. Для того чтобы силы притяжения и отталкивания уравновесились, мы можем записать уравнение:
3 * (k * |Q * Q1| / (a/√3)^2) = 3 * (k * |Q * Q1| / (a/√3)^2)
6. Теперь мы можем выразить заряд Q1:
Q1 = (F_total * (a/√3)^2) / (k * |Q|)

Теперь подставим значения:

• Q = 2 нКл = 2 * 10^-9 Кл;
• k = 9 * 10^9 Н·м²/Кл².

Таким образом, мы можем найти значение Q1, которое необходимо для уравновешивания сил:

Q1 = - (2 * 10^-9 Кл) / 3

В результате, заряд Q1 должен быть равен -2/3 нКл, чтобы силы притяжения и отталкивания уравновесились.