6. Атадағы екі пластина арасындағы масса 0,001 г, заряды 10 нКл жүктелген шаң тозаңын қандай жағдайда орналастырғанын

Aleksey_9703

54

Для решения данной задачи, нам необходимо знать закон Кулона, который формулируется следующим образом:

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

Где:
\(F\) - сила взаимодействия между зарядами,
\(k\) - постоянная Кулона, равная \(9 \cdot 10^9 \, Н \cdot м^2 / Кл^2\),
\(q_1\) и \(q_2\) - заряды пластин,
\(r\) - расстояние между пластинами.

Сначала нам необходимо найти расстояние между пластинами. Для этого воспользуемся формулой:

\[q = C \cdot U\]

Где:
\(q\) - заряд пластины,
\(C\) - ёмкость пластины,
\(U\) - напряжение между пластинами.

По формуле емкости пластины \(C = \frac{q}{U}\).

Заметим, что две пластины одинаковой ёмкости и с одинаковым зарядом соединены между собой. Поэтому, емкость и заряд для обеих пластин будут одинаковыми. Обозначим их как \(C_1\) и \(C_2\), а заряды пластин как \(q_1\) и \(q_2\) соответственно.

Учитывая, что заряд пластины равен \(q_1 = q_2 = 10 \, нКл\), можем записать:

\[C_1 = C_2 = \frac{q_1}{U}\]

Теперь, зная емкости пластин, можем найти расстояние между ними. Для этого воспользуемся формулой:

\[C = \frac{{\varepsilon_0 \cdot S}}{r}\]

Где:
\(C\) - ёмкость пластины,
\(\varepsilon_0\) - электрическая постоянная, константа равна \(8.85 \cdot 10^{-12} \, Ф/м\),
\(S\) - площадь пластины,
\(r\) - расстояние между пластинами.

Заметим, что площадь пластины осталась неизменной. Обозначим её как \(S_0\). Тогда:

\[C_1 = \frac{{\varepsilon_0 \cdot S_0}}{r} \quad \text{и} \quad C_2 = \frac{{\varepsilon_0 \cdot S_0}}{r}\]

Так как \(C_1 = C_2\), то это значит, что \(r_1 = r_2 = r\), то есть расстояние между пластинами одинаково.

Теперь, зная расстояние между пластинами, можем определить характер взаимодействия между зарядами на пластинах. Если заряды одинаковой полярности (положительные или отрицательные), то они будут отталкиваться друг от друга. Если заряды разной полярности, то они будут притягиваться.

В данной задаче, заряды на пластинах равны \(10 \, нКл\) и имеют одинаковую полярность. Следовательно, пластины будут отталкиваться друг от друга.

На сурете, приводимому в задаче, можно показать две пластины, раздвинутые друг от друга в направлении, указывающем на отталкивающее взаимодействие. Кроме того, на сурете можно показать векторы сил, действующие на пластины, направленные в противоположных направлениях. Векторы этих сил можно обозначить как \(F_1\) и \(F_2\). Эти векторы показывают, что пластины отталкиваются друг от друга.

Надеюсь, это пошаговое объяснение поможет школьнику лучше понять, как пластины располагаются и как их заряды взаимодействуют между собой в данной задаче. Если у вас возникнут ещё вопросы, не стесняйтесь задавать!