Как изменятся при этом физические величины в точке А при разводке двух маленьких заряженных металлических шариков

Skorpion

5

Для решения этой задачи нам необходимо учесть взаимодействие зарядов и их влияние на физические величины в точке А при разводке двух заряженных металлических шариков.

а) Как изменится модуль напряжённости электрического поля в точке А?
Модуль напряжённости электрического поля зависит от заряда и расстояния до источника поля. Поскольку заряды расположены на расстоянии 2а друг от друга и двигаются в противоположных направлениях, то в точке А они будут создавать электрическое поле, направленное от каждого из шариков к точке А.

По правилу суперпозиции полей, модуль напряжённости электрического поля, создаваемого первым шариком, равен \(\frac{k \cdot Q}{a^2}\), где k - постоянная Кулона, Q - заряд шарика, a - расстояние от шарика до точки А. В точке А поле будет направлено в сторону первого шарика.

Аналогично, второй шарик также создаёт поле, направленное к точке А, с модулем \(\frac{k \cdot Q}{a^2}\).

Учитывая, что напряжённость поля в точке А будет суммой векторовых величин, можно заключить, что модуль напряжённости электрического поля в точке А увеличится, поскольку два поля, создаваемых шариками, суммируются. Таким образом, правильный ответ на подвопрос "а" - 1) увеличится.

б) Как изменится потенциал точки А?
Потенциал в точке А можно определить как работу, которую нужно выполнить, чтобы переместить единичный положительный заряд из бесконечности в точку А.

Поскольку мы имеем дело с маленькими заряженными шариками, которые находятся на расстоянии 2а друг от друга, и их заряды одинаковы, то поле, создаваемое шариками, можно рассматривать как однородное приближение. При перемещении единичного положительного заряда в точку А в этом приближении изменение потенциала будет зависеть только от расстояния.

Поскольку заряды находятся на одинаковом расстоянии от точки А, значит изменение потенциала будет одинаковым для каждого из шариков и равно \(\frac{k \cdot Q}{a}\).

Учитывая, что изменение потенциала будет суммой величин, связанных с каждым шариком, можно сделать вывод, что потенциал точки А также будет увеличиваться. Следовательно, правильный ответ на подвопрос "б" - 1) увеличится.

Итак, ответы на задачу:
а) Как изменится модуль напряжённости электрического поля в точке А? - 1) увеличится.
б) Как изменится потенциал точки А? - 1) увеличится.