Автор Тема: Определить напряжённость и потенциал поля в точке  (Прочитано 16052 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Оффлайн Антон Огурцевич

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2401
  • Рейтинг: +5/-0
  • Пространство переходит во время, как тело в душу.
10. Заряды q1 = 1 мкКл и q2 = –1 мкКл находятся на расстоянии d  =10 см. Определить напряжённость Е и потенциал φ поля в точке, удалённой на расстояние r = 10 см от первого заряда и лежащей на линии, проходящей через первый заряд перпендикулярно направлению от q1 к q2. Сделать рисунок.

Оффлайн Эдуард

  • Пользователь
  • Постоялец
  • *
  • Сообщений: 83
  • Рейтинг: +0/-0
Решение
Модули напряженности электростатического поля, создаваемого зарядами q1 и q2 в точке А:
\[ \begin{align}
  & {{E}_{1}}=k\frac{\left| {{q}_{1}} \right|}{{{r}^{2}}}=9\cdot {{10}^{9}}\frac{1\cdot {{10}^{-6}}}{{{0,1}^{2}}}=900\cdot {{10}^{3}}\frac{В}{м}, \\
 & {{E}_{2}}=k\frac{\left| {{q}_{2}} \right|}{{{l}^{2}}}=k\frac{\left| {{q}_{2}} \right|}{{{r}^{2}}+{{d}^{2}}}=9\cdot {{10}^{9}}\frac{1\cdot {{10}^{-6}}}{{{0,1}^{2}}+{{0,1}^{2}}}=450\cdot {{10}^{3}}\frac{В}{м}. \\
\end{align} \]
По принципу суперпозиции: если поле образовано не одним зарядом, а несколькими, то силы, действующие на пробный заряд, складываются по правилу сложения векторов. Поэтому и напряженность системы зарядов в данной точке, поля равна векторной сумме напряженностей полей от каждого заряда в отдельности -\[ \vec{E}={{\vec{E}}_{1}}+{{\vec{E}}_{2}}.  \]
Направление результирующего вектора E находится построением, а его абсолютная величина может быть подсчитана по теореме косинусов
\[ \begin{align}
  & E=\sqrt{E_{1}^{2}+E_{2}^{2}+2{{E}_{1}}{{E}_{2}}\cos (\pi -\alpha )}= \\
 & =\sqrt{{{(900\cdot {{10}^{3}})}^{2}}+{{(450\cdot {{10}^{3}})}^{2}}+2\cdot 900\cdot {{10}^{3}}\cdot 450\cdot {{10}^{3}}\cos ({{180}^{\circ }}-{{45}^{\circ }})}=441\frac{В}{м}. \\
\end{align}  \]
В точке А заряды q1 и q2 создают потенциалы:
\[ \begin{align}
  & {{\varphi }_{1}}=k\frac{{{q}_{1}}}{r}=9\cdot {{10}^{9}}\frac{1\cdot {{10}^{-6}}}{0,1}=90\cdot {{10}^{3}  В}; \\
 & {{\varphi }_{2}}=k\frac{{{q}_{2}}}{l}=k\frac{{{q}_{2}}}{\sqrt{{{r}^{2}}+{{d}^{2}}}}9\cdot {{10}^{9}}\frac{-1\cdot {{10}^{-6}}}{\sqrt{({{0,1}^{2}})+({{0,1}^{2}})}}=-63,65\cdot {{10}^{3}  В}. \\
\end{align} \]
Потенциал φ результирующего электростатического поля, образованного несколькими зарядами в заданной точке пространства, рассчитывается как сумма потенциалов полей, образованных каждым из зарядов в отдельности:
\[ \varphi ={{\varphi }_{1}}+{{\varphi }_{2}}=(90+(-63,65))\cdot {{10}^{3}}=26,35 кВ. \]
Ответ: 441 кВ/м, 26,35 кВ.
« Последнее редактирование: 24 Марта 2016, 16:29 от alsak »

Оффлайн Виктор

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 526
  • Рейтинг: +0/-0
  • сделать можно многое, но времени так мало...
1. В теореме косинусов, применяемой для диагонали параллелограмма, перед удвоенным произведением должен быть плюс
2. угол альфа, при значениях катетов 10 и 20 см, будет не 45 градусов, а 63,3 т.к. тангенс этого угла равен 2 (45 было бы, если бы катеты были равны)
« Последнее редактирование: 16 Марта 2016, 12:33 от Виктор »

Оффлайн Эдуард

  • Пользователь
  • Постоялец
  • *
  • Сообщений: 83
  • Рейтинг: +0/-0
1. В теореме косинусов, применяемой для диагонали параллелограмма, перед удвоенным произведением должен быть плюс
2. угол альфа, при значениях катетов 10 и 20 см, будет не 45 градусов, а 63,3 т.к. тангенс этого угла равен 2 (45 было бы, если бы катеты были равны)
1. согласен, на автомате взял для треугольника... поправлю.
2. угол альфа = 45, т.к катеты равны, по условию d  =10 см и r = 10 см. А с тем что в параллелограмме не будет угла в 450 с этим я согласен, т.к. E1 в 2 раза больше E2 и прямого угла там нету. Но я и беру в теореме косинусов для параллелограмма угол 1800 -альфа=1350
Спасибо, за исправление.

Оффлайн Виктор

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 526
  • Рейтинг: +0/-0
  • сделать можно многое, но времени так мало...
всё верно - угол в 45 - что то зрение подвело - показалось что катет 20 см

 

Sitemap 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24