Примеры решения задач

Практическая работа №4 «Электрическое поле»

       I. Краткие теоретические сведения

Закон Кулона. Сила взаимодействия двух точечных неподвижных заряженных тел в вакууме прямо пропорциональна произведению модулей зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

Если обозначить модули зарядов через q₁ и q₂ (см. рис.1), а расстояние между ними через r, то

           Рис.1        закон Кулона можно записать так: (1), где k =9·10⁹ Н·м² /Кл² –коэффициент пропорциональности. Если заряды находятся в какой – либо среде, то эта среда ослабляет кулоновскую силу. Поэтому закон Кулона для среды записывается так:  (3), где ε – относительная диэлектрическая проницаемость среды, показывающая, во сколько раз данная среда ослабляет силу взаимодействия по сравнению с вакуумом. При расчетах ее значение берут из справочников.

       Электрическое поле обнаруживается по силам, действующим на заряд.

Опр.1 Сила, действующая в электрическом поле на единичный заряд, называется напряженностью электрического поля.

 Если помещенный в поле заряд обозначить через q вместо q₁ , то напряженность  будет равна: (4) (см. рис. 2). Подставляя закон Кулона (3) для нахождения величины силы , получим следующую формулу для вычисления модуля напряженности электрического поля:

   Рис. 2.             (5).

Примеры решения задач

Задача 1. С какой силой взаимодействуют два заряда q₁=0,6·10^-6Кл и q₂=0,2·10^-4 Кл на расстоянии r=2м друг от друга?

Решение. Кулоновская сила взаимодействия зарядов вычисляется по закону Кулона (1): . Подставляя все данные задачи, получаем  = =0,405·10^-1Н.

При умножении показатели числа 10 складываются, в нашем примере это 9+(-6)+(-4) = -1

Задача 2 В некоторой точке поля на заряд q=3 Кл действует сила F=0,6 Н. Найти напряженность поля Е в этой точке.

Решение. Вычисляем напряженность по формуле (3) . Подставляя данные задачи, получаем Е= =0,2 Н/Кл.

Самостоятельная работа

Задача 1. С какой силой взаимодействуют два заряда q₁=(3ч)·10^-8Кл и q₂=0,2·10^-4 Кл на расстоянии r=(5ч)м друг от друга?

Задача 2 В некоторой точке поля на заряд q=(6ч) Кл действует сила F=(3ч) Н. Найти напряженность поля Е в этой точке.