Какое расстояние l от отрицательного заряда q₂ = -9,0 нКл до точки, в которой модуль результирующей напряженности E электростатического поля, созданного точечными зарядами q₁ = 25 нКл и q₂ = -9,0 нКл, равен нулю, если расстояние между зарядами составляет r = 36 см?
Физика 11 класс Электростатика расстояние L отрицательный заряд напряженность E электростатическое поле точечные заряды заряд q1 заряд q2 расстояние между зарядами физика 11 класс
Для решения данной задачи нам нужно определить, в какой точке между двумя зарядами результирующая электрическая напряженность равна нулю. У нас есть два заряда: q₁ = 25 нКл (положительный) и q₂ = -9,0 нКл (отрицательный), и расстояние между ними r = 36 см.
Обозначим:
Теперь запишем уравнение для электрической напряженности от каждого из зарядов:
Где k - электростатическая постоянная (приблизительно 8.99 * 10^9 Н·м²/Кл²).
Так как напряженности направлены в разные стороны (E₁ направлена от q₁, а E₂ направлена к q₂), мы можем записать уравнение для равенства напряженностей:
k * |q₁| / d² = k * |q₂| / l².
Убираем k из уравнения:
|q₁| / d² = |q₂| / l².
Подставим значения зарядов:
25 нКл / (r - l)² = 9 нКл / l².
Теперь подставим значение r = 36 см:
25 / (36 - l)² = 9 / l².
Теперь умножим обе стороны на l² * (36 - l)², чтобы избавиться от дробей:
25 * l² = 9 * (36 - l)².
Раскроем скобки:
25 * l² = 9 * (1296 - 72l + l²).
Теперь упростим уравнение:
25l² = 11664 - 648l + 9l².
Переносим все влево:
25l² - 9l² + 648l - 11664 = 0.
16l² + 648l - 11664 = 0.
Теперь решим это квадратное уравнение с помощью дискриминанта:
D = b² - 4ac = 648² - 4 * 16 * (-11664).
Вычисляем D:
D = 419904 + 746496 = 1166400.
Теперь находим корни уравнения:
l = (-b ± √D) / (2a) = (-648 ± √1166400) / (2 * 16).
Вычисляем √D:
√1166400 = 1080.
Теперь подставляем в формулу:
l = (-648 ± 1080) / 32.
Решаем два случая:
1. l = (-648 + 1080) / 32 = 432 / 32 = 13.5 см.
2. l = (-648 - 1080) / 32 = -1712 / 32 (отрицательное значение не имеет физического смысла).
Таким образом, расстояние от отрицательного заряда q₂ до точки, где результирующая напряженность равна нулю, составляет 13.5 см.