Задачи для самостоятельной подготовки "УчУ"




Задача № 14426

Два заряда q1 = -28 нКл и q2 = 78 нКл расположены на расстоянии 10 дм друг от друга. На расстоянии 6 дм от заряда q1 и 10 дм от заряда q2 отмечена некая точка. Какова будет величина напряжённости электрического поля, создаваемая в этой точке данными зарядами?


Решение и ответ:
Ответ: ≈829
в виде формулы:829.43595292223

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 = 10 дм, сторона AC = 6 дм, а сторона BC = 10 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 =
k|q1|
AC2
=
9×109×|-28×10-9|
0,62
700
В
м
- напряжённость поля в точке C, создаваемая зарядом q1,
E2 =
kq2
BC2
=
9×109×78×10-9
12
702
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 = E2D700, а CE2 = E1D702. 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
=
12 + 0,62 - 12
2×0,6×1
0,3.
Тогда, cos(∠ACB) = cos(∠CE1D) = 0,3.
Подставим это значение в формулу для стороны CD: CD2 = 7002 + 7022 - 2×700×702×0,3687241.
Откуда, наконец, получаем ответ: EΣ = CD ≈ 829.


Похожие задачи: 12332, 11924, 15028.

Решения похожих задач от наших учеников:
Задача №12332:
Не оценено.

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

Тема: Электростатика.