Ответы Mail.ru: ПОМОГИТЕ С ФИЗИКОЙ ПЖЖЖЖЖЖЖЖЖЖЖ
Три неподвижных точечных заряда находятся в трёх вершинах квадрата со стороной a=2 м.

ПОМОГИТЕ С ФИЗИКОЙ ПЖЖЖЖЖЖЖЖЖЖЖ Три неподвижных точечных заряда находятся в трёх вершинах квадрата со стороной a=2 м.

Три неподвижных точечных заряда находятся в трёх вершинах квадрата со стороной a=2 м. Величины зарядов показаны на рисунке (q=2⋅10−9 Кл). Постоянная закона Кулона k=9⋅109 Н⋅м2/Кл2. 1)Как направлен вектор напряжённости электростатического поля E⃗ в точке пересечения диагоналей квадрата (в точке O)? 2)Определите величину модуля напряжённости электростатического поля в точке O. Ответ выразите в В/м, округлите до целых. 3)Определите величину потенциала ϕ в четвёртой вершине квадрата. Ответ выразите в вольтах с учётом знака, округлите до десятых. 4)Какой по величине точечный заряд Q надо разместить в четвёртой вершине квадрата, чтобы сила, действующая на заряд –4q, стала минимальной? Ответ выразите в нанокулонах с учётом знака, округлите до десятых (приставка «нано» означает 10−9).

Лучший ответ

Для решения этой задачи, мы можем использовать закон Кулона для определения напряжённости поля, потенциала и силы между зарядами. Дано: - Величины зарядов q = 2 × 10^(-9) Кл - Расстояние между зарядами (сторона квадрата) a = 2 м - Постоянная Кулона k = 9 × 10^9 Н·м^2/Кл^2 1) Направление вектора напряжённости электростатического поля (E) в точке пересечения диагоналей квадрата (точка O) будет радиальным, направленным от точек зарядов к центру квадрата (точке O). Поскольку заряды находятся в углах квадрата, вектора напряжённости от каждого заряда будут направлены под углом 45 градусов к диагонали квадрата. 2) Модуль напряжённости электростатического поля в точке O можно найти, используя закон Кулона: E = k * |q| / r^2 где E - модуль напряжённости, k - постоянная Кулона, |q| - модуль заряда, r - расстояние между зарядами и точкой O. Расстояние r между центром квадрата и одной из вершин квадрата (точка O) равно половине диагонали квадрата, что равно a/2. Поэтому: r = a/2 = 2 м / 2 = 1 м Теперь мы можем вычислить E: E = (9 × 10^9 Н·м^2/Кл^2) * (2 × 10^(-9) Кл) / (1 м)^2 = 18 В/м Ответ: Модуль напряжённости электростатического поля в точке O равен 18 В/м (вольт на метр, направлен к центру квадрата). 3) Для определения потенциала в четвёртой вершине квадрата (где нет заряда), мы можем использовать следующую формулу: Φ = k * Σ(|q_i| / r_i) где Φ - потенциал, k - постоянная Кулона, Σ - сумма по всем зарядам q_i, r_i - расстояния от заряда до точки, в которой измеряется потенциал. Заряды находятся в вершинах квадрата, и одна из вершин (где нет заряда) находится на расстоянии a от каждого из зарядов. Φ = (9 × 10^9 Н·м^2/Кл^2) * [(|q| / a) + (|q| / a) + (|q| / a)] = (9 × 10^9 Н·м^2/Кл^2) * (3|q| / a) Φ = (9 × 10^9 Н·м^2/Кл^2) * (3 * 2 × 10^(-9) Кл / 2 м) = 27 В Ответ: Потенциал в четвёртой вершине квадрата равен 27 В (вольт). 4) Чтобы сила, действующая на заряд -4q, стала минимальной, необходимо, чтобы этот заряд был равным по модулю и противоположного знака по отношению к сумме зарядов в вершинах квадрата (3q). Таким образом, Q = 3q. Q = 3 * 2 × 10^(-9) Кл = 6 × 10^(-9) Кл = 6 нанокулонов (нН). Ответ: Точечный заряд Q, который надо разместить в четвёртой вершине квадрата, чтобы сила, действующая на заряд -4q, стала минимальной, равен 6 нН.

Остальные ответы

Вектор напряженности электростатического поля направлен вдоль диагонали квадрата из вершины с положительным зарядом к вершине с отрицательным зарядом. Модуль напряженности электростатического поля в точке O равен 41 В/м. Потенциал в четвертой вершине квадрата равен -0.6 В. Для минимизации силы, действующей на заряд -4q, в четвертой вершине нужно разместить точечный заряд 8.2 нКл с тем же знаком (отрицательный).