Решение задачи по теме "Закон Кулона. Принцип суперпозиции."

Решение задачИ «Закон Кулона. принцип суперпозиции»

Учитель физики

МБУ «Лицей № 51», г.о. Тольятти

Никифорова Н.В.

Задача № 1

• В вершинах квадрата со стороной ɑ помещены заряды по Кл. Какой отрицательный заряд нужно поместить в точке пересечения диагоналей, чтобы вся система находилась в равновесии?

Дано:

Дано:

ɑ

q 0 - ?

q 0 - ?

q = Кл

Решение:

• На рисунке изобразим силы электрического взаимодействия системы зарядов. Система будет в равновесии, если равнодействующая всех сил приложенных к любому из зарядов будет равна нулю. Введем обозначения.
• – сила отталкивания, действующая на заряд 2, со стороны заряда 1,
• – сила отталкивания, действующая на заряд 2, со стороны заряда 3,
• – сила отталкивания, действующая на заряд 2, со стороны заряда 4,
• – сила притяжения, действующая на заряд 2, со стороны заряда 0.

Решение:

Решение:

• Найдем эти силы, применив закон Кулона.
• F 1 = F 3 = k = F ,
• F 4 = k , по теореме Пифагора l 2 = ɑ 2 + ɑ 2 = 2 ɑ 2 , следовательно, F 4 = k ,
•   F 0 = k , = = ,

• F 0 = 2k = 2k ,

Решение:

• Согласно второму закону Ньютона для заряда 2:

• + + + = 0,
•  
• На основании рис.2 найдем равнодействующую F р сил и :
• F р = = F = k ,

• так как заряд 2 в равновесии, то F 0 = F р + F 4 .

Решение:

• Подставим в последнее уравнение, выражения для сил, получим

•   2k = k + k , 2 = q + , = q +,
•  
• = + = ∙ Кл 9,6 · Кл.
• Ответ: - 9,6 · Кл.

Спасибо за внимание!