Физика. 10 класс

Пример 1. Два неподвижных точечных заряда Q₁ = 6,70 нКл и Q₂ = –13,3 нКл находятся в воздухе на расстоянии r = 5,00 см друг от друга. Определите модуль напряжённости электростатического поля в точке, находящейся на расстоянии r₁ = 3,00 см от положительного заряда и r₂ = 4,00 см от отрицательного.

Дано:
Q₁ = 6,70 нКл = 6,70 · 10^–9 Кл
Q₂ = –13,3 нКл = –1,33 · 10^–8 Кл
r = 5,00 см = 5,00 · 10^–2 м
r₁ = 3,00 см = 3,00 · 10^–2 м
r₂ = 4,00 см = 4,00 · 10^–2 м

 — ?

Решение: Согласно принципу суперпозиции, напряжённость результирующего поля  (рис. 109) определяют по правилу параллелограмма. Здесь  и — напряжённости полей, создаваемых точечными зарядами Q₁ и Q₂ в данной точке. Из условия задачи и теоремы Пифагора следует, что угол между и прямой.

Модуль напряжённости Е результирующего поля найдём по теореме Пифагора:  . Так как заряды Q₁ и Q₂ точечные, то

, .

С учётом этого 

Ответ: .

Пример 2. Первоначально неподвижный шарик массой m = 10 г и зарядом q = 1,0 мкКл начинает падать с ускорением, модуль которого а = 8,0 . Шарик находится в электростатическом поле, напряжённость которого направлена вертикально вверх и одинакова во всех его точках. Определите напряжённость этого поля.

Дано:
m = 10 г = 1,0 · 10^–2 кг
q = 1,0 мкКл = 1,0 · 10^–6 Кл
а = 8,0

– ?

Решение: В начальный момент на шарик действуют сила тяжести со стороны гравитационного поля Земли и электрическая сила со стороны электростатического поля. Модуль ускорения, с которым начинает падать положительно заряженный шарик, меньше модуля ускорения свободного падения . Следовательно, электрическая сила электростатического поля направлена вертикально вверх и совпадает по направлению с напряжённостью. Модуль напряжённости определим, используя второй закон Ньютона: . В проекции на вертикальную ось Оу (рис. 109.1) это уравнение имеет вид: . Тогда .

Ответ: напряжённость электростатического поля направлена вертикально вверх и её модуль .