5. В вакууме на расстоянии 3·10-2 м находятся два точечных электрических заряда по 10-9 Кл.
А) Запишите формулу для расчета силы взаимодействия зарядов [1]
В) Вычислите силу взаимодействия этих зарядов [1]
С) Как изменится сила взаимодействия зарядов, если их поместить в воду? [1]
D) Во сколько раз изменится сила взаимодействия зарядов, если диэлектрическая проницаемость воды равна 81? [1]
Ответы
А) F = (k * |q1| * |q2|) / (e*r²), где e - диэлектрическая проницаемость
B) F = (k * |q1| * |q2|) / (e*r²) = (k*q²) / (e*r²) = 9*10^9*(10^(-9))² / (1*(3*10^(-2))² = (9*10^9*10^(-18)) / 9*10^(-4) = 9*10^(-9) / 9*10^(-4) = 10^(-5) при е = 1 (диэлектрическую проницаемость воздуха принято приравнивать к единице)
C) Диэлектрическая проницаемость воды намного больше диэлектрической проницаемости воздуха. В формуле кулоновской силы диэлектрическая проницаемость среды стоит в знаменателе. Это означает, что сила обратно пропорциональна выражению e*r². Следовательно, чем больше будет значение этого выражения, тем меньше будет значение кулоновской силы. Величина выражения e*r² будет тем больше, чем больше будет диэлектрическая проницаемость среды. Значит, сила взаимодействия зарядов в воде будет меньше, т. к. диэлектрическая проницаемость воды намного больше диэлектрической проницаемости воздуха.
D)
F1 = (k*q²) / (e*r²)
F2 = (k*q²) / (81e*r²)
F2 / F1 = ((k*q²) / (81e*r²)) : ((k*q²) / (e*r²)) = k*q²*e*r² / 81e*r²*k*q² = 1/81
Сила взаимодействия зарядов в воде будет меньше силы взаимодействия зарядов в воздухе в 81 раз.