Примеры решения задач. Задача 1. Два точечных электрических заряда q1=1 нКл и q2=–2 нКл находятся в вакууме на расстоянии d = 10 см друг от друга

Задача 1. Два точечных электрических заряда q₁=1 нКл и q₂=–2 нКл находятся в вакууме на расстоянии d = 10 см друг от друга. Определите напряженность и потенциал поля, создаваемого этими зарядами в
точке А, удаленной от заряда q₁ на расстояние r₁=9 см и от заряда q₂ на расстояние r₂=7 см. Какая сила будет действовать на точечный заряд q΄=1 пКл, если его поместить в точку А?

Дано: q1 = 1 нКл; q2 = -2 нКл; d = 10 см; r1 = 9 см; r2 = 7 см; q΄ = 1 пКл	Решение: Согласно принципу суперпозиции электрических полей каждый заряд создает поле независимо от присутствия в пространстве других зарядов. Рис.6.1 Напряженность электрического поля в искомой точке будет равна геометрической сумме напряженностей и полей, создаваемых каждым зарядом в отдельности:
Е = ? =? F = ?

 

Модуль вектора найдем по теореме косинусов (рис.6.1):

(1)

где – угол между векторами ₁ и ₂, который может быть найден из треугольника со сторонами r₁, r₂ и d: . В данном случае во избежание громоздких записей удобно значение вычислить отдельно:

Напряженность электрических полей, создаваемых соответственно зарядами q₁ и q₂:

(2)

Подставляя выражения для Е₁ и Е₂ из (2) в (1) и вынося общий множитель 1/(4 ) за знак корня, получаем:

(3)

Сила, действующая на заряд q΄:

F = q΄E. (4)

В соответствии с принципом суперпозиции электростатических полей потенциал результирующего поля, создаваемого двумя зарядами q₁ и q₂ , равен алгебраической сумме потенциалов, т.е.

= ₁ + ₂ . (5)

Потенциал поля точечного заряда q на расстоянии r от него выражается формулой:

(6)

В нашем случае согласно формулам (5) и (6) получаем:

(7)

Подставив в формулы (3), (4) и (7) численные значения физических величин, произведем вычисления:

Ответ: ; .