Какое количество избыточных электронов N содержится на одном из двух заряженных шариков, если они имеют одинаковые отрицательные заряды, находятся в вакууме на расстоянии 3 см друг от друга и отталкиваются с силой 2 • 10^-5 Н?

Физика 11 класс Электростатика количество избыточных электронов заряженные шарики отрицательные заряды сила отталкивания физика 11 класс Новый

Для решения этой задачи нам нужно воспользоваться законом Кулона, который описывает силу взаимодействия между двумя точечными зарядами. Закон Кулона гласит, что сила F между двумя зарядами q1 и q2 на расстоянии r определяется по формуле:

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

где k — это коэффициент пропорциональности, равный примерно 8.99 * 10^9 Н·м²/Кл².

В нашем случае оба шарика имеют одинаковые отрицательные заряды, обозначим их как q. Тогда у нас есть:

• F = 2 * 10^-5 Н
• r = 3 см = 0.03 м
• q1 = q2 = q

Подставим известные значения в формулу закона Кулона:

2 * 10^-5 = (8.99 * 10^9) * |q * q| / (0.03)^2

Упростим уравнение:

1. Сначала найдем (0.03)^2:
2. (0.03)^2 = 0.0009 м².
3. Теперь подставим это значение в уравнение:

2 * 10^-5 = (8.99 * 10^9) * q^2 / 0.0009

Теперь умножим обе стороны уравнения на 0.0009:

2 * 10^-5 * 0.0009 = 8.99 * 10^9 * q^2

Теперь вычислим левую часть:

2 * 10^-5 * 0.0009 = 1.8 * 10^-8

Теперь у нас есть:

1.8 * 10^-8 = 8.99 * 10^9 * q^2

Теперь разделим обе стороны на 8.99 * 10^9:

q^2 = (1.8 * 10^-8) / (8.99 * 10^9)

Теперь вычислим q^2:

q^2 ≈ 2.00 * 10^-18

Теперь найдем q, взяв квадратный корень:

q ≈ √(2.00 * 10^-18) ≈ 1.41 * 10^-9 Кл

Теперь мы знаем заряд одного шарика. Чтобы найти количество избыточных электронов N, нам нужно знать заряд одного электрона, который равен примерно 1.6 * 10^-19 Кл.

Количество избыточных электронов можно найти по формуле:

N = q / e

где e — заряд одного электрона.

Подставим значения:

N = (1.41 * 10^-9) / (1.6 * 10^-19)

Теперь вычислим N:

N ≈ 8.81 * 10^9

Таким образом, на одном из шариков содержится примерно 8.81 * 10^9 избыточных электронов.