Вопрос школьника
Точечные заряды 1,0*10-8 Кл и 2,0*10-8 Кл закреплены на расстоянии 1 м друг от друга в вакууме. На середине отрезка, соединяющего эти заряды, на одинаковом расстоянии от каждого из них помещен точечный заряд, равный-3*10-9 Кл. Определите модуль и направление силы, действующей на него
Ответ от учителя
Для решения задачи воспользуемся законом Кулона, который гласит, что сила взаимодействия между двумя точечными зарядами пропорциональна их величинам и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними:
F = k * q1 * q2 / r^2,
где F — сила взаимодействия, k — постоянная Кулона (9 * 10^9 Н * м^2 / Кл^2), q1 и q2 — величины зарядов, r — расстояние между зарядами.
В данной задаче имеем три заряда: q1 = 1,0 * 10^-8 Кл, q2 = 2,0 * 10^-8 Кл и q3 = -3 * 10^-9 Кл. Расстояние между зарядами q1 и q2 равно r1 = r2 = 0,5 м (половина расстояния между ними). Расстояние между зарядом q3 и каждым из зарядов q1 и q2 равно r3 = 0,5 м.
Сначала найдем силу взаимодействия между зарядами q1 и q3:
F1 = k * q1 * q3 / r3^2 = 9 * 10^9 * 1,0 * 10^-8 * (-3 * 10^-9) / (0,5)^2 = -2,7 * 10^-5 Н.
Знак минус означает, что сила направлена к заряду q2.
Аналогично найдем силу взаимодействия между зарядами q2 и q3:
F2 = k * q2 * q3 / r3^2 = 9 * 10^9 * 2,0 * 10^-8 * (-3 * 10^-9) / (0,5)^2 = -5,4 * 10^-5 Н.
Знак минус означает, что сила направлена к заряду q1.
Таким образом, сила, действующая на заряд q3, равна сумме сил F1 и F2:
F = F1 + F2 = -2,7 * 10^-5 — 5,4 * 10^-5 = -8,1 * 10^-5 Н.
Знак минус означает, что сила направлена в сторону заряда q2.
Ответ: модуль силы, действующей на заряд q3, равен 8,1 * 10^-5 Н, направление — к заряду q2.
