На прямой, соединяющей положительный и отрицательный заряды q1 и q2, каждый из которых по модулю равен 5 • 10 Кл, расположен отрицательный заряд q3, равный по модулю 2 • 10 Кл. Расстояние r1 между зарядами q1 и q3 равно 6 см, а расстояние r2 между зарядами q2 и q3 равно 3 см. Какова сила, действующая на заряд q3, и в каком направлении она направлена?

Физика Колледж Электростатика сила взаимодействия зарядов физика заряд q3 расстояние между зарядами направление силы закон Кулона Новый

Для решения данной задачи нам нужно воспользоваться законом Кулона, который описывает силу взаимодействия между электрическими зарядами. Закон Кулона формулируется следующим образом:

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

где:

• F - сила взаимодействия между зарядами;
• k - коэффициент пропорциональности (приблизительно равен 8.99 * 10^9 Н·м²/Кл²);
• q1 и q2 - величины взаимодействующих зарядов;
• r - расстояние между зарядами.

В данной задаче у нас есть три заряда:

• q1 = 5 * 10^-6 Кл (положительный заряд);
• q2 = -5 * 10^-6 Кл (отрицательный заряд);
• q3 = -2 * 10^-6 Кл (отрицательный заряд).

Теперь рассчитаем силу, действующую на заряд q3 от зарядов q1 и q2 по отдельности.

1. Сила, действующая на q3 от q1:

Расстояние r1 между q1 и q3 равно 6 см, что составляет 0.06 м. Подставляем значения в формулу:

F13 = k * |q1 * q3| / r1^2

F13 = 8.99 * 10^9 * |5 * 10^-6 * -2 * 10^-6| / (0.06)^2

F13 = 8.99 * 10^9 * 10 * 10^-12 / 0.0036

F13 = 8.99 * 10^9 * 2.77778 * 10^-6

F13 ≈ 24.9 Н

Сила F13 направлена от q1 к q3, так как q1 положительный, и он притягивает отрицательный заряд q3.

2. Сила, действующая на q3 от q2:

Расстояние r2 между q2 и q3 равно 3 см, что составляет 0.03 м. Подставляем значения в формулу:

F23 = k * |q2 * q3| / r2^2

F23 = 8.99 * 10^9 * |-5 * 10^-6 * -2 * 10^-6| / (0.03)^2

F23 = 8.99 * 10^9 * 10 * 10^-12 / 0.0009

F23 = 8.99 * 10^9 * 1.11111 * 10^-5

F23 ≈ 99.89 Н

Сила F23 направлена от q2 к q3, так как оба заряда отрицательные и отталкиваются друг от друга.

3. Определение результирующей силы:

Теперь мы можем определить результирующую силу, действующую на заряд q3. Поскольку F13 направлена к q3, а F23 - от q3, мы можем записать:

Fрез = F23 - F13

Fрез = 99.89 Н - 24.9 Н

Fрез ≈ 74.99 Н

Таким образом, результирующая сила, действующая на заряд q3, составляет приблизительно 74.99 Н и направлена от заряда q2 к q3.