Вопрос школьника
На каком расстоянии следует расположить в воде с диэлектрической проницаемостью ε два точечных заряда, чтобы сила их взаимодействия не расстоянии r не изменилась?
Ответ от учителя
Для того чтобы сила взаимодействия двух точечных зарядов не изменилась на расстоянии r в воде с диэлектрической проницаемостью ε, необходимо учитывать влияние диэлектрической проницаемости на электрическое поле, создаваемое зарядами.
Электрическое поле, создаваемое зарядом q в вакууме на расстоянии r, определяется по закону Кулона:
E = k*q/r^2,
где k — постоянная Кулона.
В воде с диэлектрической проницаемостью ε, электрическое поле будет изменяться в зависимости от коэффициента диэлектрической проницаемости:
E = k*q/(ε*r^2).
Следовательно, чтобы сила взаимодействия двух точечных зарядов не изменилась на расстоянии r в воде с диэлектрической проницаемостью ε, необходимо расположить заряды на расстоянии, которое будет компенсировать влияние диэлектрической проницаемости на электрическое поле.
Для этого можно использовать формулу для расчета расстояния между зарядами в воде с диэлектрической проницаемостью ε:
r = r0/√ε,
где r0 — расстояние между зарядами в вакууме.
Таким образом, чтобы сила взаимодействия двух точечных зарядов не изменилась на расстоянии r в воде с диэлектрической проницаемостью ε, необходимо расположить заряды на расстоянии r = r0/√ε.
