Два маленьких шарика с электрическими зарядами -5 нКл и 8 нКл были приведены в соприкосновение, а затем развели на расстояние 20 см. Какой заряд будет у каждого шарика после соприкосновения? Какой закон при этом выполняется? Какова сила взаимодействия шариков до соприкосновения, если они находились на расстоянии 20 см друг от друга? Как изменится сила их взаимодействия, если расстояние между ними увеличится в 3 раза?

Физика 11 класс Электростатика заряды шариков электрические заряды закон сохранения заряда сила взаимодействия расстояние между зарядами кулоновская сила физика 11 класс взаимодействие зарядов Новый

Давайте разберем вашу задачу по шагам.

1. Определение зарядов после соприкосновения:

Когда два проводника (в данном случае, шарика) соприкасаются, они могут передавать заряд друг другу до достижения равновесия. В данном случае, у нас есть два шарика с зарядами -5 нКл и 8 нКл.

• Суммарный заряд: -5 нКл + 8 нКл = 3 нКл.
• После соприкосновения, каждый шарик будет иметь одинаковый заряд, равный половине суммарного заряда.
• Таким образом, заряд каждого шарика после соприкосновения составит: 3 нКл / 2 = 1.5 нКл.

2. Закон, который выполняется при соприкосновении:

При соприкосновении проводников выполняется закон сохранения заряда. Это означает, что суммарный заряд системы до и после соприкосновения остается неизменным.

3. Сила взаимодействия шариков до соприкосновения:

Сила электростатического взаимодействия между двумя зарядами определяется законом Кулона:

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

где:

• F - сила взаимодействия;
• k - коэффициент пропорциональности (приблизительно 9 * 10^9 Н·м²/Кл²);
• q1 и q2 - заряды шариков;
• r - расстояние между ними.

Подставим известные значения:

• q1 = -5 нКл = -5 * 10^-9 Кл;
• q2 = 8 нКл = 8 * 10^-9 Кл;
• r = 20 см = 0.2 м.

Теперь подставим значения в формулу:

• F = 9 * 10^9 * |-5 * 10^-9 * 8 * 10^-9| / (0.2)^2.

Вычислим:

• F = 9 * 10^9 * 40 * 10^-18 / 0.04 = 9 * 10^9 * 1 * 10^-16 = 0.9 Н.

4. Изменение силы взаимодействия при увеличении расстояния в 3 раза:

Если расстояние увеличивается в 3 раза, новое расстояние будет:

• r_new = 3 * 0.2 м = 0.6 м.

Теперь пересчитаем силу взаимодействия по тому же закону Кулона:

• F_new = k * |q1 * q2| / r_new^2.

Подставляем значения:

• F_new = 9 * 10^9 * |-5 * 10^-9 * 8 * 10^-9| / (0.6)^2.

Вычислим:

• F_new = 9 * 10^9 * 40 * 10^-18 / 0.36 = 9 * 10^9 * 1.111 * 10^-16 = 1.0 Н.

Таким образом, сила взаимодействия уменьшится, так как она обратно пропорциональна квадрату расстояния.

Итог:

• Заряд каждого шарика после соприкосновения: 1.5 нКл.
• Сила взаимодействия до соприкосновения: 0.9 Н.
• Сила взаимодействия при увеличении расстояния в 3 раза: 1.0 Н.