Алгебра
Английский
Биология
География
Геометрия
История
Русский
Обществознание
Физика
Химия
Информатика
Литература
МатематикаВопрос:
Вопрос №26 1.1. Закон сохранения электрического заряда – фундаментальный закон природы, условия его применения. 1.2. Решите задачу. Два одинаковых маленьких отрицательно заряженных металлических шарика находятся в вакууме на достаточно большом расстоянии друг от друга. Модуль силы их кулоновского взаимодействия равен F1. Модули зарядов шариков отличаются в 5 раз. Если эти шарики привести в соприкосновение, а затем расположить на прежнем расстоянии друг от друга, то модуль силы их кулоновского взаимодействия станет равным F2. Определите отношение F2 к F1. a) Сделайте рисунок. Укажите векторы сил, действующих на заряды. b) Сформулируйте законы, применение которых необходимо для решения задачи.
Ответ:
Краткое пояснение: Используем закон Кулона для определения силы взаимодействия между зарядами и принцип сохранения заряда при их контакте.
Пошаговое решение:
- Обозначим заряды шариков до соприкосновения как \( q_1 \) и \( q_2 \). По условию, модули зарядов отличаются в 5 раз, то есть \( |q_2| = 5|q_1| \). Так как оба шарика отрицательно заряжены, можем записать: \( q_1 = -q \) и \( q_2 = -5q \), где \( q > 0 \).
- Сила кулоновского взаимодействия до соприкосновения: \[ F_1 = k \frac{|q_1 q_2|}{r^2} = k \frac{|(-q)(-5q)|}{r^2} = k \frac{5q^2}{r^2} \]
- После соприкосновения заряды перераспределяются. Общий заряд системы: \[ Q = q_1 + q_2 = -q - 5q = -6q \]Так как шарики одинаковые, после соприкосновения заряд каждого шарика станет: \[ q' = \frac{Q}{2} = \frac{-6q}{2} = -3q \]
- Сила кулоновского взаимодействия после соприкосновения: \[ F_2 = k \frac{|q' q'|}{r^2} = k \frac{|(-3q)(-3q)|}{r^2} = k \frac{9q^2}{r^2} \]
- Отношение сил: \[ \frac{F_2}{F_1} = \frac{k \frac{9q^2}{r^2}}{k \frac{5q^2}{r^2}} = \frac{9}{5} = 1.8 \]
Ответ: Отношение \( \frac{F_2}{F_1} = 1.8 \)
- a) Рисунок:
Изобразите два шарика на некотором расстоянии друг от друга. Так как заряды отрицательные, векторы сил направлены друг от друга. - b) Законы:
- Закон Кулона: Описывает силу взаимодействия между двумя точечными зарядами.
- Закон сохранения электрического заряда: При соприкосновении двух проводников заряд перераспределяется между ними таким образом, что общий заряд системы остается неизменным.
