1. Два одинаковых металлических шарика, имеющих заряды 9 нКл и -3нКл, привели в соприкосновение и раздвинули. Определить заряды шариков после соприкосновения.
2. С какой силой взаимодействуют два заряда по 20 нКл, находящиеся на расстоянии 4 см?
3. В однородном электрическом поле с напряжённостью 50 Н/Кл находится в равновесии капелька массой 1 мг. Определите заряд капельки.
4. Два заряда по 10 мкКл расположены на расстоянии 6 см друг от друга. Найдите напряжённость поля в точке, находящейся посередине между зарядами.
5. В чём состоит отличие теории близкодействия от теории действия на расстоянии?
- Когда два шарика, оба изначально не имеющие заряд, соприкасаются, происходит передача некоторого количества избыточных или недостаточных электронов от одного шарика к другому. Избыточные электроны переходят с шарика с отрицательным зарядом на шарик с положительным зарядом, пока оба шарика не достигнут одинакового заряда.
- В данном случае, учитывая, что один шарик имеет заряд 9нКл, а другой -3нКл, можно представить, что шарик с зарядом 9нКл имеет избыток электронов, тогда как шарик с зарядом -3нКл имеет недостаток электронов.
- При их соприкосновении, избыточные электроны с шарика с зарядом 9нКл будут переходить на шарик с зарядом -3нКл, чтобы достичь равновесия.
- В результате обмена электронами, заряды шариков после соприкосновения уравновешиваются и становятся одинаковыми. Так как изначально один шарик имел положительный заряд, а другой - отрицательный, значит, после соприкосновения оба шарика будут иметь положительный заряд одинакового модуля.
2. Для определения силы взаимодействия между двумя зарядами можно использовать закон Кулона. Этот закон гласит, что сила взаимодействия пропорциональна произведению модулей зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.
- В данном случае, заряды двух шариков равны 20нКл каждый, а расстояние между ними составляет 4см (или 0.04м).
- Заменяя в формуле значения зарядов и расстояния, можно найти силу взаимодействия:
F = (k * |q1 * q2|) / r^2,
где F - сила взаимодействия, k - постоянная Кулона (равная 9 * 10^9 Н * м^2 / Кл^2), q1 и q2 - заряды шариков, а r - расстояние между ними.
Применяя значения, получим:
F = (9 * 10^9 * |20 * 20|) / (0.04)^2,
Вычисляя это выражение, найдем силу взаимодействия.
3. Для определения заряда капельки в данной задаче нужно использовать равенство силы тяжести и электростатической силы, возникающей в электрическом поле.
- Дано, что капелька находится в равновесии в электрическом поле с напряженностью 50 Н/Кл. Масса капельки составляет 1 мг (или 0.001 г), что соответствует 0.000001 кг.
- Сила тяжести, действующая на капельку, равна m * g, где m - масса капельки, а g - ускорение свободного падения (приближенно равно 9.8 м/с^2).
- Возникающая электростатическая сила равна F = q * E, где q - заряд капельки, а E - напряжение электрического поля.
- Так как капелька находится в равновесии, то F = m * g.
- Теперь можем записать уравнение:
q * E = m * g.
- Подставив значения, получаем:
q * 50 = 0.000001 * 9.8
Решая это уравнение, найдем заряд капельки q.
4. Для определения напряженности поля в данной задаче между двумя зарядами, находимся точке, находящейся посередине между зарядами, можно использовать закон Кулона и принцип суперпозиции.
- В данном случае, два заряда равны 10 мкКл каждый, а расстояние между ними составляет 6 см (или 0.06 м).
- Для найти напряженность поля в точке, находящейся посередине, нужно найти силу взаимодействия каждого из зарядов с тестовым зарядом в точке.
- Сила взаимодействия между зарядами F = (k * q1 * q2) / r^2,
где F - сила взаимодействия, k - постоянная Кулона, q1 и q2 - заряды, r - расстояние между зарядами.
- Чтобы найти взаимодействие каждого заряда с тестовым в точке, нужно разделить получившуюся силу на 2.
- Таким образом, сила взаимодействия каждого заряда с тестовым будет: F / 2.
- Напряженность поля в точке определяется как отношение силы взаимодействия к тестовому заряду: E = F / q,
где E - напряженность поля, F - сила взаимодействия, q - тестовый заряд.
- Запишем уравнение для первого заряда:
E1 = (k * q1 * q) / r^2 / q1.
- Запишем уравнение для второго заряда:
E2 = (k * q2 * q) / r^2 / q2.
- Для получения полного значения напряженности поля, нужно сложить вклады каждого заряда:
E = E1 + E2.
- Подставляя значения зарядов и расстояния, можно найти напряженность поля в данной точке.
5. Теория близкодействия утверждает, что взаимодействие между заряженными телами происходит при их непосредственном соприкосновении или находящихся на очень близком расстоянии друг от друга. Они могут обмениваться зарядами или взаимодействовать с помощью близкодействующих полей, таких как электростатические или магнитные поля. Эта теория обычно применяется в микромасштабе, например, для объяснения переноса электрического заряда в проводниках.
В отличие от нее, теория действия на расстоянии утверждает, что взаимодействие между заряженными телами может происходить даже при значительных расстояниях между ними, без прямого соприкосновения. Это объясняется через поле, создаваемое каждым зарядом, которое распространяется в пространстве и влияет на другие заряженные объекты. Например, электростатическое взаимодействие между двумя зарядами, находящимися на расстоянии друг от друга, происходит благодаря передаче энергии через электростатическое поле, созданное зарядами.
Таким образом, основное отличие между этими двумя теориями заключается в том, что теория близкодействия объясняет взаимодействие на малых расстояниях, а теория действия на расстоянии объясняет взаимодействие на больших расстояниях, где поля играют важную роль.