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.