Как найти положение точки А, где напряженность электрического поля, созданного заряженным шаром с радиусом R=2 см и зарядом q1=2,5 нКл, а также точечным зарядом q2=0,9 нКл, равна нулю? И какая работа будет совершена при перемещении заряда q0 = 5·10-12 Кл от поверхности шара до точки А?

Помогите, пожалуйста, решить задачу. Нужно решение и рисунок.

Физика Колледж Электрическое поле и закон Кулона напряженность электрического поля заряд работа при перемещении точка А заряженный шар радиус R решение задачи физика 12 класс Новый

Для решения данной задачи, давайте разберем ее по шагам.

Шаг 1: Определение электрического поля

Электрическое поле, создаваемое заряженным шаром с радиусом R и зарядом q1, внутри шара (где r < R) равно нулю, а снаружи (где r > R) рассчитывается по формуле:

• E1 = k * q1 / r^2, где k = 8,99 * 10^9 Н·м²/Кл² - электростатическая постоянная.

Электрическое поле, создаваемое точечным зарядом q2, рассчитывается по формуле:

• E2 = k * q2 / r^2, где r - расстояние от точки, где мы измеряем напряженность, до заряда q2.

Шаг 2: Условия равенства электрических полей

Мы ищем такую точку А, в которой напряженность электрического поля равна нулю:

• E1 + E2 = 0.

Это означает, что:

• E1 = -E2.

Шаг 3: Подстановка значений

Подставим формулы для E1 и E2:

• k * q1 / r1^2 = k * q2 / r2^2, где r1 - расстояние от центра шара до точки А, а r2 - расстояние от q2 до точки А.

Так как r2 = r1 + d, где d - расстояние от шара до q2, можно выразить r2 через r1.

Шаг 4: Упрощение уравнения

Упрощаем уравнение:

• q1 / r1^2 = q2 / (r1 + d)^2.

Теперь подставим значения q1 = 2,5 нКл и q2 = 0,9 нКл, а также радиус шара R = 2 см = 0,02 м. Подставляем в уравнение и решаем его для r1.

Шаг 5: Работа при перемещении заряда

Работа, совершаемая при перемещении заряда q0 от поверхности шара до точки А, рассчитывается по формуле:

• A = q0 * (V_A - V_шар),

где V_A - потенциал в точке А, V_шар - потенциал на поверхности шара. Потенциал на поверхности шара можно вычислить по формуле:

• V_шар = k * q1 / R.

Потенциал в точке А можно найти, подставив значение r1 в формулу для потенциала:

• V_A = k * q1 / r1 + k * q2 / (r1 + d).

Шаг 6: Подсчет работы

Теперь подставим все известные значения и вычислим работу A.

Не забудьте, что для нахождения точного значения r1 и работы A необходимо будет решить уравнение, полученное на шаге 4, и подставить найденные значения в формулы для работы.

Если у вас есть доступ к калькулятору, вы можете подставить значения и вычислить результаты.