Какое значение имеет напряжённость электрического поля в точке, расположенной на прямой, соединяющей заряды 10 и -1 Кл, если расстояние между ними равно 1,1 м и потенциал в этой точке равен нулю?
Физика 11 класс Электрическое поле и электрический потенциал
Чтобы найти напряжённость электрического поля в точке, где потенциал равен нулю, необходимо рассмотреть систему из двух зарядов: положительного заряда +10 Кл и отрицательного заряда -1 Кл, которые расположены на расстоянии 1,1 м друг от друга.
Сначала определим, где находится точка, в которой потенциал равен нулю. Потенциал в данной точке создаётся обоими зарядами и рассчитывается по формуле:
V = k * (Q1 / r1 - Q2 / r2),
где:
Поскольку потенциал равен нулю, у нас будет следующее уравнение:
0 = k * (10 / r1 - 1 / r2).
Теперь, так как расстояние между зарядами равно 1,1 м, можно обозначить r1 как расстояние от +10 Кл до точки, а r2 как расстояние от -1 Кл до точки. Если обозначить r1 = x, тогда r2 = 1.1 - x.
Подставляем в уравнение:
0 = k * (10 / x - 1 / (1.1 - x)).
Упрощаем это уравнение:
10 / x = 1 / (1.1 - x).
Теперь, перекрёстно умножим:
10 * (1.1 - x) = x.
Раскроем скобки:
11 - 10x = x.
Соберём все x в одну сторону:
11 = 11x.
Отсюда находим:
x = 1.
Таким образом, точка, где потенциал равен нулю, находится на расстоянии 1 м от заряда +10 Кл.
Теперь, чтобы найти напряжённость электрического поля в этой точке, используем формулу для напряжённости электрического поля:
E = k * |Q| / r²,
где:
Напряжённость поля от заряда +10 Кл в точке на расстоянии 1 м:
E1 = k * 10 / 1² = 8.99 * 10^9 Н/Кл.
Напряжённость поля от заряда -1 Кл в этой же точке:
E2 = k * 1 / (0.1)² = 8.99 * 10^11 Н/Кл.
Теперь, учитывая, что напряжённости полей от положительного и отрицательного зарядов направлены в разные стороны (от положительного к отрицательному), мы можем записать:
E = E2 - E1 = 8.99 * 10^11 - 8.99 * 10^9 Н/Кл.
Таким образом, напряжённость электрического поля в этой точке будет равна:
E ≈ 8.91 * 10^11 Н/Кл.
Это и есть искомое значение напряжённости электрического поля в точке, где потенциал равен нулю.