Вопрос школьника
В горизонтальное однородное электрическое поле помещен шарик массой 1 г, подвешенный на тонкой шелковой нити. Шарику сообщен заряд 1 мкКл. Определите значение напряженности поля, если нить отклонилась от вертикали на угол 60°.
Ответ от учителя
Для решения задачи необходимо использовать закон Кулона, который гласит, что сила взаимодействия между двумя точечными зарядами пропорциональна их зарядам и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними:
$$F = frac{kq_1q_2}{r^2},$$
где $F$ — сила взаимодействия, $k$ — постоянная Кулона, $q_1$ и $q_2$ — заряды, $r$ — расстояние между зарядами.
В данной задаче шарик с зарядом находится в электрическом поле, которое создается другим зарядом (например, пластиной с зарядом). Сила, действующая на заряженный шарик, равна произведению его заряда на напряженность электрического поля:
$$F = Eq,$$
где $E$ — напряженность электрического поля, $q$ — заряд.
Таким образом, можно записать:
$$Eq = mgsintheta,$$
где $m$ — масса шарика, $g$ — ускорение свободного падения, $theta$ — угол отклонения нити от вертикали.
Выразив из этого уравнения напряженность поля, получим:
$$E = frac{mgsintheta}{q}.$$
Подставляя известные значения, получим:
$$E = frac{0.001cdot9.81cdotsin60^circ}{10^{-6}} approx 85.4text{ кВ/м}.$$
Ответ: значение напряженности поля равно 85.4 кВ/м.
