1. Каким образом будут взаимодействовать равные по модулю заряды, расположенные на равных расстояниях друг от друга?

Anatoliy_7329

39

1. Представим, что у нас есть два заряда \(q_1\) и \(q_2\), равные по модулю и расположенные на равном расстоянии друг от друга. При таком положении зарядов, они будут взаимодействовать с помощью электростатической силы притяжения или отталкивания, в зависимости от их знаков.

Если заряды имеют одинаковые знаки (положительные или отрицательные), то между ними будет действовать сила отталкивания. Если заряды имеют противоположные знаки (один положительный, другой отрицательный), то между ними будет действовать сила притяжения.

На графике мы можем представить это следующим образом:

\[
\begin{array}{|c|c|}
\hline
\textrm{Заряд 1} & \textrm{Заряд 2} \\
\hline
\textrm{---} & \textrm{---} \\
\textrm{у1} & \textrm{у2} \\
\textrm{---} & \textrm{---} \\
\hline
\end{array}
\]

В точке В, расположенной между зарядами, напряженность электрического поля будет равна нулю. Это происходит потому, что силы, действующие на заряды, в этой точке компенсируют друг друга. Возможно, будет полезно представить это себе как равновесие сил.

2. Чтобы вычислить силу взаимодействия между шариками с зарядами \(q_1\) и \(q_2\), необходимо использовать закон Кулона. Формула для расчета силы взаимодействия:

\[ F = \frac{{k \cdot |q_1 \cdot q_2|}}{{r^2}} \]

где \( r \) - расстояние между шариками, \( k \) - постоянная электростатической силы (\( k = 8.99 \times 10^9 \, \text{Н} \cdot \text{м}^2/\text{Кл}^2 \)).

Подставив значения в формулу, получаем:

\[ F = \frac{{(8.99 \times 10^9) \cdot |6 \times 10^{-6} \cdot (-12) \times 10^{-6}|}}{{(0.6)^2}} \]

Выполняя вычисления, находим:

\[ F \approx 2.997 \, \text{Н}\]

Теперь рассмотрим вторую часть вопроса относительно заряда \( -q \). Предположим, что горизонтальное смещение составляет \( d \). В таком случае, расстояние между шариками будет \( r + d \). Теперь нам нужно найти такое значение \( -q \), чтобы сила взаимодействия осталась равной \( 2.997 \, \text{Н} \).

Используя ту же формулу, подставим \( r + d \) вместо \( r \) и \( -q \) вместо \( q_2 \), и сольем уравнение относительно \( -q \). Поэтому:

\[ 2.997 = \frac{{(8.99 \times 10^9) \cdot |6 \times 10^{-6} \cdot (-q)|}}{{(0.6+d)^2}} \]

После решения этого уравнения относительно \( -q \) мы найдем необходимое значение \( -q \), чтобы сила взаимодействия оставалась равной \( 2.997 \, \text{Н} \).