3.4 Математическая запись закона взаимодействия заряженных тел:
Он записывается следующим образом:
|
(3.5) |
где F – сила взаимодействия между точечными зарядами, Н;
q1 , q2 – точечные заряды, Кл;
r – расстояние между точечными зарядами, м;
0 – электрическая постоянная, Ф/м;
– относительная диэлектрическая проницаемость среды, в которой находятся заряды.
3.5 Применение явления взаимодействия заряженных тел
Пример 3.1 Два точечных заряда q1 = +4π·10–6 Кл и q2 = –8,85·10–6 Кл находятся в среде с диэлектрической проницаемостью в 20 раз большей, чем в вакууме, на расстоянии 0,1 м друг от друга. Как и с какой силой будут взаимодействовать указанные заряды?
Решение.
З
аряды
будут притягиваться друг к другу с
силой, которую находим по формуле (3.1):
.
Пример 3.2 Точечный заряд q = +4π·8,85·10–12 Кл находится в среде с относительной диэлектрической проницаемостью = 10. Определить напряжённость электрического поля в точке, которая находится на расстоянии 0,05 м от заряда.
Решение.
Подставив
в (3.2) значение силы из выражения (3.1),
находим расчётную формулу напряжённости:
(3.6)
.Подставив значения физических величин, получаем:
.
Пример 3.3 Точечный заряд q = +4π·8,85·10–11 Кл находится в среде, относительная диэлектрическая проницаемость которой равна = 10. Определить потенциал точки электрического поля, находящейся на расстоянии 0,01 м от заряда.
Решение.
Потенциал точки электрического поля определяется по выражению (3.3). Потенциальную энергию пробного заряда, внесённого в данную точку поля, находим по выражению:
Ппр = Fпр · r , (3.7)
где Fпр – сила, действующая на пробный заряд, Н;
r – расстояние до заряда, м.
Силу, действующую на пробный заряд, находим по выражению (3.1).
Подставив в (3.3) выражения (3.7) и (3.1), находим расчётную формулу потенциала в данной точке:
.
(3.8)
Подставляем численные значения физических величин в (3.8) и находим потенциал:
.
Таблица 3.2
Номер вопроса, задания |
Вопросы, задания |
Номер правильного ответа |
1 |
В чём суть явления электризации тел? |
|
2 |
Сформулируйте закон сохранения заряда. |
|
3 |
Выполните математическую запись закона сохранения заряда. |
|
4 |
Дайте определение точечного заряда. |
|
5 |
Тело потеряло 20 Кл положительного заряда. Какой заряд в кулонах приобрело это тело? |
|
6 |
Тело прибрело 10 Кл отрицательного заряда и 10 Кл положительного заряда. Какой результирующий заряд в кулонах приобрело это тело? |
|
7 |
В чём суть явления взаимодействия заряженных тел? |
|
8 |
Посредством чего взаимодействуют заряды? |
|
9 |
Сформулируйте закон взаимодействия заряженных тел. |
|
10 |
Выполните математическую запись закона Кулона. |
|
11 |
Укажите единицы физических величин, описывающих закон Кулона. |
|
12 |
В электрическое поле положительного точечного заряда q1 = 40 Кл внесли малый пробный заряд q2 = 4π 8,85 10-12 Кл. Среда, в которой находятся заряды, имеет относительную диэлектрическую проницаемость ε = 20. Заряды находятся на расстоянии 0,1 м. Определить силу в ньютонах, действующую на пробный заряд. |
|
- = 10.
Таблица 3.2а
Номер правильного ответа |
Правильный ответ |
1 |
|
2 |
200. |
3 |
Посредством электрического поля, которое существует вокруг них и представляет собой особую форму материи. |
4 |
[F] = H ; [q] = Кл ; [r] = м ; [0] = Ф/м . |
5 |
0. |
6 |
- 20. |
7 |
Между заряженными телами существуют силы притяжения или отталкивания: тела, имеющие заряд одного знака, отталкиваются; а тела, имеющие заряд разного знака, притягиваются. |
8 |
q1 + q2 + … + qn = const. |
9 |
Два неподвижных точечных электрических заряда взаимодействуют с силой прямо пропорциональной произведению этих зарядов и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними и диэлектрической проницаемости среды. |
10 |
В потере или приобретении телом некоторого количества электронов. |
11 |
Заряженное тело, размерами которого в данных условиях можно пренебречь. |
12 |
Алгебраическая сумма зарядов системы не изменяется со временем. |
.