Точечные заряды 3,4 нКл и -5,6 нКл расположены в вакууме на расстоянии 36 см друг от друга. Какой будет модуль и направление силы, действующей на точечный заряд 3,2 нКл, если его поместить в середине отрезка, соединяющего эти заряды?

Физика Колледж Электростатика точечные заряды Вакуум расстояние модуль силы направление силы заряд 3,2 нКл физика 12 класс Новый

Для решения этой задачи нам нужно использовать закон Кулона, который описывает силу взаимодействия между двумя точечными зарядами. Сила F между двумя зарядами q1 и q2 на расстоянии r определяется по формуле:

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

где k - электростатическая постоянная, равная примерно 8,99 * 10^9 Н·м²/Кл².

Давайте разберем задачу шаг за шагом:

1. Определим расположение зарядов. У нас есть два заряда: q1 = 3,4 нКл и q2 = -5,6 нКл, которые находятся на расстоянии 36 см друг от друга. Если мы поместим заряд q3 = 3,2 нКл в середину между ними, то расстояние от q3 до каждого из зарядов будет 18 см (половина от 36 см).
2. Переведем расстояние в метры: 18 см = 0,18 м.
3. Теперь вычислим силу, действующую на заряд q3 от заряда q1 (3,4 нКл). Подставим значения в формулу Кулона:
• q1 = 3,4 нКл = 3,4 * 10^-9 Кл
• q3 = 3,2 нКл = 3,2 * 10^-9 Кл
• Расстояние r = 0,18 м
• Сила F1 = k * |q1 * q3| / r^2 = 8,99 * 10^9 * |(3,4 * 10^-9) * (3,2 * 10^-9)| / (0,18)^2
4. Теперь вычислим F1:
• F1 = 8,99 * 10^9 * (10,88 * 10^-18) / 0,0324
• F1 ≈ 2,73 * 10^-4 Н
5. Теперь вычислим силу, действующую на заряд q3 от заряда q2 (-5,6 нКл):
• q2 = -5,6 нКл = -5,6 * 10^-9 Кл
• Сила F2 = k * |q2 * q3| / r^2 = 8,99 * 10^9 * |(-5,6 * 10^-9) * (3,2 * 10^-9)| / (0,18)^2
6. Теперь вычислим F2:
• F2 = 8,99 * 10^9 * (17,92 * 10^-18) / 0,0324
• F2 ≈ 4,27 * 10^-4 Н
7. Теперь определим направление сил. Сила F1 будет направлена от заряда q1 к q3, так как оба заряда положительные. Сила F2 будет направлена к заряду q2, так как он отрицательный. Таким образом, F1 направлена вправо, а F2 - влево.
8. Теперь найдем результирующую силу F. Поскольку F2 больше по модулю, результирующая сила будет направлена влево:
• F = F2 - F1 ≈ 4,27 * 10^-4 Н - 2,73 * 10^-4 Н ≈ 1,54 * 10^-4 Н.

Ответ: Модуль силы, действующей на заряд 3,2 нКл, составляет примерно 1,54 * 10^-4 Н, и направление этой силы будет влево, к отрицательному заряду -5,6 нКл.