Каков будет эффект на силу взаимодействия между двумя зарядами Q1=3,5*10^-7 Кл и Q2=6*10^-7 Кл, расположенными

Snezhka

38

Для решения этой задачи нам понадобятся знания о силе электростатического взаимодействия между двумя точечными зарядами. Эта сила вычисляется с помощью закона Кулона, который гласит, что сила \(F\) между двумя зарядами \(Q_1\) и \(Q_2\), находящимися на расстоянии \(r\), определяется по формуле:

\[F = \frac{{k \cdot |Q_1 \cdot Q_2|}}{{r^2}},\]

где \(k\) - это электростатическая постоянная, равная \(9 \cdot 10^9 \, Н \cdot м^2/Кл^2\).

Итак, для решения этой задачи, мы должны заменить воду на каждое из веществ, указанных в условии, и вычислить силу взаимодействия между зарядами \(Q_1\) и \(Q_2\) для каждой среды.

1) Трансформаторное масло:
В трансформаторном масле электростатическая постоянная \(k\) остаётся неизменной, поэтому мы можем использовать ту же самую формулу, что и для воды. Подставим значения зарядов и расстояния в формулу:

\[F = \frac{{(9 \cdot 10^9) \cdot |(3,5 \cdot 10^{-7}) \cdot (6 \cdot 10^{-7})|}}{{(0,05 \, м)^2}}.\]

Выполняя вычисления, получаем:

\[F \approx 1,512 \cdot 10^{-7} \, Н.\]

2) Спирт:
Чтобы вычислить силу взаимодействия между зарядами в спирте, нам нужно учесть, что вещество влияет на электростатическую постоянную \(k\). Постоянная dielectric различна для разных сред. Для спирта значение dielectric примерно равно 23. Поэтому мы должны изменить формулу:

\[F = \frac{{k \cdot |Q_1 \cdot Q_2|}}{{r^2 \cdot dielectric}}.\]

Подставим значения зарядов, расстояния и dielectric для спирта:

\[F = \frac{{(9 \cdot 10^9) \cdot |(3,5 \cdot 10^{-7}) \cdot (6 \cdot 10^{-7})|}}{{(0,05 \, м)^2 \cdot 23}}.\]

Выполняя вычисления, получаем:

\[F \approx 6,564 \cdot 10^{-9} \, Н.\]

3) Керосин:
Аналогичным образом, для керосина значение dielectric составляет около 2,1. Подставим значения в формулу:

\[F = \frac{{(9 \cdot 10^9) \cdot |(3,5 \cdot 10^{-7}) \cdot (6 \cdot 10^{-7})|}}{{(0,05 \, м)^2 \cdot 2,1}}.\]

Выполнив вычисления, получаем:

\[F \approx 2,041 \cdot 10^{-8} \, Н.\]

4) Парафин:
Для парафина значение dielectric составляет около 2,3. Подставим значения в формулу:

\[F = \frac{{(9 \cdot 10^9) \cdot |(3,5 \cdot 10^{-7}) \cdot (6 \cdot 10^{-7})|}}{{(0,05 \, м)^2 \cdot 2,3}}.\]

Выполнив вычисления, получаем:

\[F \approx 1,847 \cdot 10^{-8} \, Н.\]

Таким образом, сила взаимодействия между зарядами \(Q_1 = 3,5 \cdot 10^{-7} \, Кл\) и \(Q_2 = 6 \cdot 10^{-7} \, Кл\) на расстоянии \(r = 5 \, см\) будет иметь разные значения в зависимости от того, в какой среде расположены заряды.
Для воды: \(F \approx 1,512 \cdot 10^{-7} \, Н\);
для трансформаторного масла: \(F \approx 6,564 \cdot 10^{-9} \, Н\);
для спирта: \(F \approx 2,041 \cdot 10^{-8} \, Н\);
для керосина: \(F \approx 1,847 \cdot 10^{-8} \, Н\).
Таким образом, мы видим, что каждая среда оказывает различное влияние на величину силы взаимодействия между зарядами.