Расчетное задание № 1. В точке с координатами находится точечный заряд Кл (рис

УСЛОВИЕ:

В точке с координатами находится точечный заряд Кл (рис. 1) В точке с координатами находится точечный заряд Кл. Отрицательный заряд Кл помещается в исследуемую точку поля с координатами , равными 10 см. Система зарядов находится в воздухе. Значения задаются для каждого варианта.

Рисунок 1

ЗАДАНИЕ:

Определить:

При отсутствии заряда :

1) силу Кулона , действующую на заряд со стороны заряда , и указать на рисунке ее направление в произвольном масштабе;

2) потенциальную энергию системы зарядов и ;

3) напряженность в исследуемой точке поля и обозначить на рисунке ее направление в произвольном масштабе;

4) потенциал φ₀ в исследуемой точке поля ;

Поместим заряд в исследуемую точку поля :

5) силу Кулона , действующую на заряд со стороны зарядов и . Обозначить на рисунке ее направление в произвольном масштабе;

6) потенциальную энергию заряда в поле системы зарядов и .

ПРИМЕР РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ:

Дано:

, ; , ; , .

Решение:

Нарисовать рисунок 1 в тетрадь.

При отсутствии заряда :

1. Определение силы . , где Н∙м²/Кл², для воздуха ε = 1

По условию задачи

.

Сила величиной 1,8 Н направлена противоположно оси X.

Указать силу на рисунке 2.

2. Определение потенциальной энергии заряда в поле заряда по формуле

- потенциал, создаваемый зарядом в точке Х₂.

3. Определение напряженности в исследуемой точке поля Х₀, Y₀.

Сделаем некоторые предварительные вычисления:

- Определим по теореме Пифагора квадраты расстояний и сами расстояния от зарядов и до исследуемой точки (рис. 2):

- Определим sin и cos углов α и β:

- Определим напряженность, создаваемую зарядом в исследуемой точке:

Вектор направлен от заряда , так как > 0.

Отметить напряженность на рис. 2.

- Определим напряженность, создаваемую зарядом в исследуемой точке:

Вектор направлен к заряду , так как < 0.

Отметить напряженность на рис. 2.

По принципу суперпозиции: (рис. 2).

В проекциях на оси X и Y:

- Модуль Е₀ определим по теореме Пифагора:

(рис. 2).

Отметить на рис. 2.

4. Определение потенциала φ₀ в исследуемой точке поля. Используем принцип суперпозиции потенциалов:

φ₀= φ₁+ φ₂, где ( — потенциал, создаваемый зарядом q₁ в исследуемой точке; — потенциал, создаваемый зарядом ).

Так как

Поместим заряд в исследуемую точку поля Х₀, Y₀

5. Определение силы Кулона , действующей на заряд .

Из определения напряженности:

.

Знак «минус» указывает на то, что сила направлена в противоположную напряженности сторону (рис. 2).

Отметить на рис. 2.

6. Определение потенциальной энергии заряда по формуле.

Рисунок 2

ВАРИАНТЫ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ:

Вариант/ Дано

Х2 (см)

Х0 (см)

Вариант/ Дано

Х2 (см)

Х0 (см)