Какова сила Кулона, действующая на точечный заряд, расположенный в центре квадрата, если в вершинах квадрата находятся заряды +д и 4, и в каком направлении будет направлена напряжённость электрического поля в этой точке?

Физика 11 класс Электрическое поле и закон Кулона сила Кулона точечный заряд напряженность электрического поля заряды в вершинах квадрата направление электрического поля Новый

Для решения этой задачи нам нужно рассмотреть силу Кулона, действующую на точечный заряд, расположенный в центре квадрата, и определить направление электрического поля в этой точке. Давайте разберем шаги решения:

Шаг 1: Определение расположения зарядов

• Предположим, что у нас есть квадрат со стороной a.
• В вершинах квадрата находятся два заряда: один заряд +d и другой заряд +4.
• Допустим, что заряд +d расположен в одной вершине квадрата (например, в точке A), а заряд +4 в другой (например, в точке B).

Шаг 2: Вычисление силы Кулона

Сила Кулона между двумя точечными зарядами рассчитывается по формуле:

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

где:

• F - сила Кулона,
• k - коэффициент пропорциональности (приблизительно 9 * 10^9 Н·м²/Кл²),
• q1 и q2 - значения зарядов,
• r - расстояние между зарядами.

В нашем случае, заряд в центре квадрата (q0) будет взаимодействовать с каждым из зарядов на вершинах квадрата. Расстояние r от центра квадрата до каждой вершины будет равно:

r = (a * sqrt(2)) / 2 = a / sqrt(2).

Шаг 3: Определение силы от каждого заряда

• Сила, действующая на заряд +d:

F1 = k * |d * q0| / (a / sqrt(2))^2 = k * |d * q0| * (2 / a^2).

• Сила, действующая на заряд +4:

F2 = k * |4 * q0| / (a / sqrt(2))^2 = k * |4 * q0| * (2 / a^2).

Шаг 4: Суммирование сил

Так как оба заряда положительные, они будут отталкивать заряд q0. Силы, действующие на заряд q0, будут направлены от каждого из зарядов к центру квадрата (то есть к q0).

Суммарная сила будет равна:

F_total = F1 + F2 = k * |q0| * (2 / a^2) * (|d| + 4).

Шаг 5: Направление электрического поля

Напряженность электрического поля в точке, где расположен заряд q0, будет направлена от каждого положительного заряда в сторону центра квадрата. Таким образом, результирующее направление электрического поля будет направлено от зарядов к центру квадрата.

Итак, мы определили, что:

• Сила Кулона, действующая на заряд в центре квадрата, равна k * |q0| * (2 / a^2) * (|d| + 4).
• Направление электрического поля в этой точке будет направлено от зарядов к центру квадрата.