Каковы пары зарядов, между которыми действует наибольшая и наименьшая силы электрического взаимодействия, если четыре заряда q расположены в вершинах прямоугольника с отношением сторон 1:2? Также, как рассчитать значение силы Кулона между двумя зарядами в 5 мКл и 20 мКл, находящимися на расстоянии 30 см друг от друга?

Физика 10 класс Электрические заряды и силы их взаимодействия пары зарядов сила электрического взаимодействия заряды q прямоугольник 1:2 сила Кулона расчет силы Кулона заряды 5 мКл заряды 20 мКл расстояние 30 см Новый

Давайте сначала разберемся с вопросом о парах зарядов в прямоугольнике с отношением сторон 1:2. Предположим, что заряды q1, q2, q3 и q4 расположены в вершинах прямоугольника, где:

• q1 и q2 - на одной стороне (длина a)
• q3 и q4 - на другой стороне (длина 2a)

Теперь определим расстояния между парами зарядов:

• Сила между q1 и q2 (расстояние a)
• Сила между q3 и q4 (расстояние 2a)
• Сила между q1 и q3 (расстояние b, где b - высота прямоугольника)
• Сила между q2 и q4 (расстояние b)

Сила Кулона рассчитывается по формуле:

F = k * |q1 * q2| / r^2

где k - коэффициент пропорциональности (постоянная Кулона), |q1| и |q2| - величины зарядов, а r - расстояние между ними.

Теперь давайте проанализируем, какие пары зарядов будут иметь наибольшую и наименьшую силу взаимодействия:

1. Наименьшая сила будет действовать между зарядами, находящимися на расстоянии 2a (q3 и q4), так как сила уменьшается с увеличением расстояния.
2. Наибольшая сила будет действовать между зарядами, находящимися на расстоянии a (q1 и q2), так как сила максимальна при минимальном расстоянии.

Теперь перейдем ко второму вопросу о расчете силы Кулона между двумя зарядами 5 мКл и 20 мКл, находящимися на расстоянии 30 см друг от друга.

Сначала преобразуем величины зарядов и расстояние в стандартные единицы:

• 5 мКл = 5 * 10^(-3) Кл
• 20 мКл = 20 * 10^(-3) Кл
• 30 см = 0.3 м

Теперь подставим значения в формулу Кулона:

F = k * |q1 * q2| / r^2

где k = 8.99 * 10^9 Н·м²/Кл².

Подставим значения:

F = (8.99 * 10^9) * |(5 * 10^(-3)) * (20 * 10^(-3))| / (0.3)^2

Теперь вычислим:

1. Сначала найдем произведение зарядов: |(5 * 10^(-3)) * (20 * 10^(-3))| = 100 * 10^(-6) = 1 * 10^(-4) Кл².
2. Теперь подставим в формулу: F = (8.99 * 10^9) * (1 * 10^(-4)) / (0.09).
3. Вычисляем: F = (8.99 * 10^9 * 1 * 10^(-4)) / 0.09 = 9.988888... * 10^4 Н.

Таким образом, сила электрического взаимодействия между двумя зарядами составляет примерно 99 889 Н.