1. Незаряджена краплина води "втратила" 10 млрд електронів. Якого заряду вона набула. 2. Негативні заряди 3 та 4 нКл розташовані на відстані 5 см. Визначте силу, з якою вони взаємодіють. Зазначте, чи відштовхуються вони, чи притягуються. 3. На якій відстані два точкових заряди 30 та 35 нКл вiдштовхуються один від одного. 4. Відстань між двома однаковими точковими зарядами дорівнює 5 см. Визначте значення зарядів, якщо вони відштовхуються із силою 0.5 мн. Два варіанти відповіді максимальний бал за задачу.
Ответы
1 Оскільки краплина втратила 10 млрд електронів, то вона стала позитивно зарядженою на 10 млрд елементарних зарядів (оскільки кожен електрон має негативний заряд).
2 Використовуючи закон Кулона, можна знайти силу взаємодії між двома зарядами:
F = k * q1 * q2 / r^2
де k = 9 * 10^9 Н * м^2 / Кл^2 - кулонівська постійна, q1 та q2 - величини зарядів, r - відстань між зарядами.
Підставляємо значення: k = 9 * 10^9 Н * м^2 / Кл^2, q1 = -3 нКл = -3 * 10^-9 Кл, q2 = -4 нКл = -4 * 10^-9 Кл, r = 0.05 м:
F = (9 * 10^9) * (-3 * 10^-9) * (-4 * 10^-9) / (0.05)^2 ≈ 2.16 * 10^-4 Н
За знаком зарядів видно, що вони відштовхуються.
3. Використовуючи закон Кулона, можна знайти відстань між зарядами:
F = k * q1 * q2 / r^2
r = sqrt(k * q1 * q2 / F)
Підставляємо значення: k = 9 * 10^9 Н * м^2 / Кл^2, q1 = 30 нКл = 30 * 10^-9 Кл, q2 = 35 нКл = 35 * 10^-9 Кл, F = 0 (оскільки заряди відштовхуються):
r = sqrt((9 * 10^9) * (30 * 10^-9) * (35 * 10^-9) / 0) = не існує
Отже, заряди не можуть бути розміщені на будь-якій відстані один від одного, щоб не відштовхувалися.
4. Використовуючи закон Кулона, можна знайти величини зарядів:
F = k * q1 * q2 / r^2
q1 = F * r^2 / (k * q2)
q2 = F * r^2 / (k * q1)
Підставляємо значення: k = 9 * 10^9 Н * м^2 / Кл^2, r = 0.05 м, F = 0.5 Н, q1