1. Найдите напряжённость поля (в Н/Кл), если на заряд, находящийся в электростатическом поле, действует сила 10

Антоновна

67

Заряд, находящийся в электростатическом поле, взаимодействует с этим полем и испытывает силу, называемую электростатической силой. Напряженность электростатического поля - это векторная величина, определяющая силовое действие на единичный положительный заряд, находящийся в данной точке поля.

1. Для нахождения напряженности поля (E) в данной задаче, используем формулу:
\[E = \frac{F}{q}\]
где E - напряженность поля, F - сила действующая на заряд, q - заряд.

Подставим известные значения в формулу:
\[E = \frac{10 \times 10^{-3}}{500 \times 10^{-6}}\]
\[E = \frac{10}{500} \times 10^{-3-(-6)}\]
\[E = 0.02 \times 10^{6}\]
\[E = 20 \times 10^{3}\ Н/Кл\]

Итак, напряженность поля в данной ситуации равна 20 000 Н/Кл.

2. Для определения массы шарика (m), подвешенного на нерастяжимой нити, используем баланс сил:
сумма сил в вертикальном направлении равна нулю.

Напряженность поля (E) создает силу (F_el) на заряженный шарик:
\[F_{el} = E \times q\]
где F_el - сила на заряд, E - напряженность поля, q - заряд.

Сила натяжения нити (T) равна весу шарика (который равен силе тяжести):
\[T = m \times g\]
где T - сила натяжения нити, m - масса шарика, g - ускорение свободного падения (около 9.8 м/с²).

Известными значениями являются:
E = 50 Н/Кл,
q = -20 Кл,
T = 5 мкН,
g = 9.8 м/с².
Мы знаем, что масса шарика можно выразить через силу тяжести.

Подставим известные значения в уравнение для F_el:
\[F_{el} = E \times q = 50 \times (-20) = -1000\]

Так как направление силы тяжести и направление натяжения нити противоположны, сумма сил в вертикальном направлении будет равна нулю:
\[T - |F_{el}| = 0\]
\[5 \times 10^{-6} - 1000 = 0\]

Поскольку сила натяжения нити (T) равна весу шарика (m \times g), мы можем записать:
\[m \times g = 5 \times 10^{-6}\]

Теперь решим уравнение для m:
\[m = \frac{5 \times 10^{-6}}{g} = \frac{5 \times 10^{-6}}{9.8}\]

Итак, масса шарика составляет приблизительно 5.1 нанограмма.

3. Чтобы сила взаимодействия не изменилась после увеличения одного из зарядов, нужно увеличить расстояние между зарядами на такое же количество раз.
Пусть изначальное расстояние между зарядами равно d, увеличенное расстояние будет равно kd, где k - коэффициент увеличения расстояния.

Формула для силы взаимодействия между зарядами:
\[F = k \times \frac{K \times |q_1 \cdot q_2|}{d^2}\]
где F - сила взаимодействия, q_1 и q_2 - заряды, d - расстояние между зарядами, K - постоянная Кулона.

Как видно из формулы, сила взаимодействия зависит от расстояния между зарядами в квадрате (d^2), поэтому расстояние должно увеличиваться в обратной пропорциональности коэффициенту k, чтобы сила не изменилась.

То есть, \(kd^2 = d\) должно выполняться. Разделив это уравнение на d получим следующее уравнение: \(kd = 1\). То есть, k должно равняться числу, обратному d. Таким образом, для того, чтобы сила взаимодействия не изменилась, расстояние между зарядами должно увеличиться в 9 раз.

4. На самом деле, внутри вопроса отсутствует информация о величине, которую необходимо рассмотреть для этой задачи. Поэтому невозможно ответить на этот вопрос без дополнительных данных. Если вы предоставите мне дополнительную информацию, я смогу помочь вам с этим вопросом.