В какой среде взаимодействуют два точечных заряда 4 нКл и 2 нКл, если сила их взаимодействия на расстоянии 2 см составляет 90 мкН?

Физика Колледж Электростатика взаимодействие точечных зарядов сила взаимодействия электрическое поле закон Кулона расстояние между зарядами физика 12 класс Новый

Чтобы определить, в какой среде взаимодействуют два точечных заряда, нам нужно использовать закон Кулона, который описывает силу взаимодействия между двумя точечными зарядами. Формула выглядит следующим образом:

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

Где:

• F - сила взаимодействия между зарядами (в ньютонах),
• k - коэффициент пропорциональности, зависящий от среды (в вакууме k ≈ 8.99 * 10^9 Н·м²/Кл²),
• q1 и q2 - величины зарядов (в кулонах),
• r - расстояние между зарядами (в метрах).

Давайте подставим известные значения в формулу. Сначала переведем все величины в СИ:

• q1 = 4 нКл = 4 * 10^(-9) Кл,
• q2 = 2 нКл = 2 * 10^(-9) Кл,
• r = 2 см = 0.02 м,
• F = 90 мкН = 90 * 10^(-6) Н.

Теперь подставим эти значения в формулу:

90 * 10^(-6) = k * |(4 * 10^(-9)) * (2 * 10^(-9))| / (0.02)^2

Теперь упростим правую часть уравнения:

• Сначала вычислим произведение зарядов: |(4 * 10^(-9)) * (2 * 10^(-9))| = 8 * 10^(-18) Кл².
• Теперь вычислим (0.02)^2 = 0.0004 м².

Подставляем в уравнение:

90 * 10^(-6) = k * (8 * 10^(-18)) / (0.0004)

Теперь умножим обе стороны на 0.0004:

90 * 10^(-6) * 0.0004 = k * 8 * 10^(-18)

Вычислим левую часть:

90 * 0.0004 = 0.000036 Н·м²/Кл².

Теперь разделим обе стороны на 8 * 10^(-18):

k = (0.000036) / (8 * 10^(-18))

Теперь вычислим значение k:

k = 4.5 * 10^12 Н·м²/Кл².

Теперь, чтобы определить, в какой среде находятся заряды, сравним полученное значение k с известными значениями для различных сред:

• Вакуум: k ≈ 8.99 * 10^9 Н·м²/Кл²
• Воздух: k ≈ 8.99 * 10^9 Н·м²/Кл²
• Вода: k ≈ 0.9 * 10^9 Н·м²/Кл²
• Стекло: k ≈ 3.5 * 10^9 Н·м²/Кл²

Как видно, значение k = 4.5 * 10^12 Н·м²/Кл² значительно выше, чем для вакуума и других сред, что указывает на то, что заряды взаимодействуют в среде с высокой диэлектрической проницаемостью. Это может быть, например, в каком-либо диэлектрике или в специальной среде.

Таким образом, можно сделать вывод, что два точечных заряда взаимодействуют в среде с высокой диэлектрической проницаемостью, но для точного определения среды нужны дополнительные данные.