Два разноименных точечных заряда, модули которых одинаковы: |41|=|42|= 40 нКл, расположены в вакууме в двух вершинах правильного треугольника со стороной а = 2,0 м. Определите потенциал и модуль напряжен ности электростатического поля в третьей вершине тре- угольника.
Для решения этой задачи мы можем использовать закон Кулона, который гласит, что электростатическая сила между двумя точечными зарядами пропорциональна произведению их модулей и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.
Потенциал в точке определяется как работа, необходимая для перемещения единичного положительного заряда из бесконечности до этой точки. В нашем случае, так как заряды одинаковы и разноименны, потенциал в третьей вершине треугольника будет равен сумме потенциалов от каждого заряда.
Потенциал отдельного заряда можно вычислить по формуле:
V = k * q / r,
где V - потенциал, k - постоянная Кулона (9 * 10^9 Н * м^2 / Кл^2), q - заряд, r - расстояние от заряда до точки.
Так как третья вершина треугольника находится на равном расстоянии от каждого заряда, то потенциал от каждого заряда будет одинаковым и равным:
V1 = V2 = k * q / a,
где a - сторона треугольника.
Тогда потенциал в третьей вершине будет равен:
V = V1 + V2 = 2 * k * q / a.
Подставляя значения в формулу, получаем:
V = 2 * (9 * 10^9 Н * м^2 / Кл^2) * (40 * 10^(-9) Кл) / 2,0 м = 360 В.
Теперь рассчитаем модуль напряженности электростатического поля в третьей вершине треугольника. Напряженность электростатического поля определяется как отношение силы, действующей на единичный положительный заряд, к его заряду.
Модуль напряженности электростатического поля можно вычислить по формуле:
E = F / q,
где E - напряженность электростатического поля, F - сила, q - заряд.
Сила между двумя зарядами можно вычислить по закону Кулона:
F = k * |q1| * |q2| / r^2,
где F - сила, k - постоянная Кулона, |q1| и |q2| - модули зарядов, r - расстояние между зарядами.
Так как модули зарядов одинаковы, то сила между ними будет равна:
F = k * |q|^2 / r^2.
Подставляя значения в формулу, получаем:
F = (9 * 10^9 Н * м^2 / Кл^2) * (40 * 10^(-9) Кл)^2 / (2,0 м)^2 = 720 Н.
Теперь рассчитаем модуль напряженности электростатического поля:
E = F / q = 720 Н / (40 * 10^(-9) Кл) = 1,8 * 10^7 Н / Кл.
Таким образом, потенциал в третьей вершине треугольника равен 360 В, а модуль напряженности электростатического поля равен 1,8 * 10^7 Н / Кл.