В углах квадрата со стороной 9 см расположены точечные заряды +2q, +2q, -q и -q (где q = 0.7071 нКл). Какой потенциал электрического поля будет в центре этого квадрата из-за данной системы зарядов?

Физика 11 класс Электростатика потенциал электрического поля точечные заряды квадрат физика 11 класс система зарядов центр квадрата электрическое поле Новый

Чтобы найти потенциал электрического поля в центре квадрата из-за данной системы зарядов, нам нужно использовать формулу для электрического потенциала, создаваемого точечным зарядом:

Формула для потенциала:

V = k * Q / r

где:

• V - электрический потенциал;
• k - электростатическая постоянная (приблизительно 8.99 * 10^9 Н·м²/Кл²);
• Q - величина заряда;
• r - расстояние от заряда до точки, в которой мы вычисляем потенциал.

Теперь определим расположение зарядов:

• В левом верхнем углу квадрата находится заряд +2q;
• В правом верхнем углу квадрата находится заряд +2q;
• В левом нижнем углу квадрата находится заряд -q;
• В правом нижнем углу квадрата находится заряд -q.

Сначала найдем расстояние от каждого заряда до центра квадрата. Центр квадрата находится на расстоянии:

r = (сторона квадрата) / √2 = 9 см / √2 = 4.5√2 см ≈ 6.36 см.

Теперь подставим значения зарядов и расстояний в формулу для потенциала:

1. Для заряда +2q:
• V1 = k * (2q) / r = (8.99 * 10^9) * (2 * 0.7071 * 10^-9) / (0.0636) ≈ 0.282 В.
2. Для второго заряда +2q (он расположен симметрично, поэтому потенциал будет такой же):
• V2 = 0.282 В.
3. Для заряда -q:
• V3 = k * (-q) / r = (8.99 * 10^9) * (-0.7071 * 10^-9) / (0.0636) ≈ -0.141 В.
4. Для второго заряда -q (также симметричен):
• V4 = -0.141 В.

Теперь сложим все найденные потенциалы:

V_total = V1 + V2 + V3 + V4 = 0.282 + 0.282 - 0.141 - 0.141 = 0.282 В.

Ответ: Потенциал электрического поля в центре квадрата составляет 0.282 В.