Какой потенциал будет в центре квадрата, если в его вершинах находятся четыре одинаковых точечных заряда, каждый из которых равен 10 нКл, а сторона квадрата составляет 10 см?
Физика 11 класс Электрическое поле и потенциал
Чтобы найти электрический потенциал в центре квадрата, нужно воспользоваться формулой для электрического потенциала от точечного заряда:
V = k * Q / r
где:
В нашем случае у нас есть 4 одинаковых заряда Q = 10 нКл = 10 * 10^-9 Кл, расположенные в вершинах квадрата со стороной 10 см = 0.1 м. Мы ищем потенциал в центре квадрата.
Сначала найдем расстояние от каждого заряда до центра квадрата. Центр квадрата находится на расстоянии:
r = (средняя диагональ квадрата) / 2
Диагональ квадрата можно найти по формуле:
d = a * √2
где a - длина стороны квадрата. Подставим значение:
d = 0.1 м * √2 ≈ 0.1414 м
Теперь находим расстояние от заряда до центра квадрата:
r = d / 2 = 0.1414 м / 2 ≈ 0.0707 м
Теперь мы можем найти потенциал от одного заряда:
V_single = k * Q / r
Подставляем известные значения:
V_single = (8.99 * 10^9 Н·м²/Кл²) * (10 * 10^-9 Кл) / 0.0707 м
Теперь вычислим:
V_single ≈ (8.99 * 10^9 * 10 * 10^-9) / 0.0707 ≈ 1273.2 В
Так как у нас 4 одинаковых заряда, потенциал в центре квадрата будет суммой потенциалов от всех четырех зарядов:
V_total = 4 * V_single
Подставляем значение:
V_total = 4 * 1273.2 В ≈ 5092.8 В
Таким образом, электрический потенциал в центре квадрата равен приблизительно 5092.8 В.