Задачи для самостоятельной подготовки "УчУ"




Задача № 11926

Два заряда q1 = 23 нКл и q2 = -28 нКл расположены на расстоянии 11 дм друг от друга. На расстоянии 15 дм от заряда q1 и 12 дм от заряда q2 отмечена некая точка. Какова будет величина напряжённости электрического поля, создаваемая в этой точке данными зарядами?


Решение и ответ:
Ответ: ≈130
в виде формулы:130.0260657629

ABCE1E2D

Построим (серым цветом) треугольник ABC в вершинах A и B которого соответственно расположим заряды q1 и q2. Тогда точка, напряжённость электрического поля в которой мы ищем, будет расположена в точке C. Согласно условию задачи, сторона AB = 11 дм, сторона AC = 15 дм, а сторона BC = 12 дм.
Используем формулу напряжённости поля E на расстоянии R от заряда q: E =
kq
R2
.
Применим её к зарядам q1 и q2 (обязательно переведём при этом все величины в систему СИ):
E1 =
kq1
AB2
=
9×109×23×10-9
1,12
92
В
м
- напряжённость поля в точке C, создаваемая зарядом q1,
E2 =
k|q2|
BC2
=
9×109×|-28×10-9|
1,22
175
В
м
- напряжённость поля в точке C, создаваемая зарядом q2.
Если построить (синим цветом) векторы напряжённости на этом треугольнике (вектор напряжённости электрического поля, порождаемый зарядом направлен в сторону заряда, если сам заряд положительный; от заряда - если заряд отрицательный), то можно увидеть, что они расположены друг к другу под углом E1CE2. Таким образом, чтобы подсчитать их сумму, необходимо по правилу параллелограмма достроить (зелёным цветом) вектора напряжённости E1 и E2 до параллелограмма CE1DE2, при этом его диагональ (вектор) CD (красного цвета) будет являться их векторной суммой EΣ, то есть длину этого вектора (отрезка) CD и надо найти в задаче.
По свойствам параллелограмма, противоположные стороны равны, поэтому CE1 = E2D92, а CE2 = E1D175. Тогда диагональ CD можно найти как сторону треугольника CDE1.
Используем для этого теорему косинусов: CD2 = CE12 + E1D2 - 2×CE1×E1D×cos(∠CE1D).
По рисунку видим, что ∠CE1D является накрест лежащим с ∠AСB, то есть ∠CE1D = ∠AСB.
Применим теорему косинусов для треугольника ABC:
AB2 = BC2 + AC2 - 2×AC×BC×cos(∠ACB), откуда:
cos(∠ACB) =
BC2 + AC2 - AB2
2×AC×BC
=
1,22 + 1,52 - 1,12
2×1,5×1,2
0,689.
Тогда, cos(∠ACB) = cos(∠CE1D) = 0,689.
Подставим это значение в формулу для стороны CD: CD2 = 922 + 1752 - 2×92×175×0,68916900.
Откуда, наконец, получаем ответ: EΣ = CD ≈ 130.


Похожие задачи: 11923, 14258, 15042.

Нашли ошибку? Сообщите нам!
Не хватает табличных данных? Посмотрите в справочнике!

Тема: Электростатика.