Какова величина кулоновской силы, действующей на капельку масла, расположенную в точке А на расстоянии 5 см от середины отрезка, соединяющего два точечных заряда q1 = 5 ⋅ 10-4 Кл и q2 = -5 ⋅ 10-4 Кл, если расстояние между этими зарядами составляет 10 см, а капелька содержит 1 ⋅ 10^10 «избыточных» электронов?

Физика 9 класс Электрические заряды и силы кулоновская сила капелька масла точечные заряды расстояние между зарядами избыточные электроны Новый

Для решения задачи начнем с определения кулоновской силы, действующей на капельку масла, расположенную в точке А. Для этого нам нужно учитывать взаимодействие капельки с обоими зарядами q1 и q2.

Шаг 1: Определение заряда капельки масла.

Капелька масла содержит 1 ⋅ 10¹⁰ «избыточных» электронов. Заряд одного электрона составляет примерно -1.6 ⋅ 10^-19 Кл. Таким образом, общий заряд капельки (Q) можно вычислить следующим образом:

• Q = количество электронов × заряд одного электрона
• Q = 1 ⋅ 10¹⁰ × (-1.6 ⋅ 10^-19) = -1.6 ⋅ 10^-9 Кл.

Шаг 2: Определение расстояний от капельки до зарядов.

Расстояние между зарядами q1 и q2 составляет 10 см. Капелька находится на расстоянии 5 см от середины отрезка, соединяющего эти заряды, что означает, что:

• Расстояние от q1 до капельки (r1) = 5 см = 0.05 м.
• Расстояние от q2 до капельки (r2) = 5 см = 0.05 м (так как расстояние от середины до каждого из зарядов равно 5 см).

Шаг 3: Вычисление кулоновской силы от каждого заряда.

Формула для вычисления кулоновской силы (F) между двумя зарядами выглядит следующим образом:

F = k × |q1 × Q| / r²,

где k = 8.99 × 10⁹ Н·м²/Кл² — электрическая постоянная.

Сначала вычислим силу, действующую на капельку от заряда q1:

• F1 = k × |q1 × Q| / r1²
• F1 = 8.99 × 10⁹ × |5 ⋅ 10^-4 × (-1.6 ⋅ 10^-9)| / (0.05)²
• F1 = 8.99 × 10⁹ × 8 ⋅ 10^-13 / 0.0025
• F1 = 8.99 × 10⁹ × 3.2 ⋅ 10^-10 = 2.87 Н.

Теперь вычислим силу, действующую на капельку от заряда q2:

• F2 = k × |q2 × Q| / r2²
• F2 = 8.99 × 10⁹ × |(-5 ⋅ 10^-4) × (-1.6 ⋅ 10^-9)| / (0.05)²
• F2 = 8.99 × 10⁹ × 8 ⋅ 10^-13 / 0.0025
• F2 = 8.99 × 10⁹ × 3.2 ⋅ 10^-10 = 2.87 Н.

Шаг 4: Определение направления сил.

Заряд q1 положительный, а заряд q2 отрицательный. Следовательно, кулоновская сила от q1 будет направлена от него (вправо), а сила от q2 будет направлена к нему (влево).

Шаг 5: Определение результирующей силы.

Поскольку обе силы направлены в разные стороны, результирующая сила (F) будет:

• F = F1 - F2 = 2.87 Н - 2.87 Н = 0 Н.

Ответ: Величина кулоновской силы, действующей на капельку масла в точке А, равна 0 Н.