Какова напряженность электрического поля, если шарик с зарядом 5*10^-7 Кл и массой 0,4 г, подвешенный на изолирующей

Чтобы решить данную задачу, нам понадобятся некоторые формулы и концепции из физики. Давайте начнем с описания электрического поля, зарядов и силы, действующей на заряд в электрическом поле.

Электрическое поле - это физическое поле вокруг заряда, которое оказывает воздействие на другие заряды. Это поле описывается напряженностью электрического поля (Е), которая определяется как сила, действующая на единичный положительный заряд в данном поле.

Закон Кулона гласит, что сила, взаимодействующая между двумя точечными зарядами, пропорциональна их величинам и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Он может быть записан следующей формулой:

\[F = \frac{{k \cdot q_1 \cdot q_2}}{{r^2}}\]

где F - сила взаимодействия между зарядами, \(q_1\) и \(q_2\) - величины зарядов, r - расстояние между ними и k - постоянная пропорциональности, равная 8,99 * 10^9 Н*м^2/Кл^2.

Теперь, чтобы решить задачу, нам нужно определить, какая сила действует на шарик, и затем использовать это значение для нахождения напряженности электрического поля.

Сначала определим силу, действующую на шарик. По условию, шарик имеет заряд \(q = 5 \times 10^{-7} Кл\) и массу \(m = 0,4 г\). Подвешенный на нити, он образует угол 45 градусов с вертикальной линией.

Так как шарик подвешен на изолирующей нити и находится в равновесии, сила тяжести (G) направлена вниз, по вертикали, и уравновешивается силой электрического поля (F). Эти силы образуют треугольник, где нить шарика служит гипотенузой. Значит, сила электрического поля направлена вдоль нити.

Мы можем использовать горизонтальную и вертикальную составляющие этой силы для расчета напряженности электрического поля (Е). Горизонтальная составляющая равна \(F_h = F \cdot \sin(45^\circ)\), а вертикальная составляющая равна \(F_v = F \cdot \cos(45^\circ)\).

Теперь давайте найдем силу электрического поля (F), действующую на шарик. Мы можем использовать уравнение для силы, примененной к заряду в электрическом поле:

\[F = q \cdot E\]

где E - напряженность электрического поля.

Теперь мы можем рассчитать напряженность электрического поля. Разделив равенство для силы на q, получим:

\[E = \frac{F}{q}\]

Подставляя значение силы (F) через горизонтальную составляющую силы электрического поля (F_h), получаем:

\[E = \frac{F_h}{q}\]

Теперь давайте найдем значения горизонтальной составляющей силы электрического поля (F_h). Используя уравнение для горизонтальной составляющей силы электрического поля (F_h) и принимая во внимание, что \(F_h = F \cdot \sin(45^\circ)\):

\[F_h = F \cdot \sin(45^\circ)\]

Подставляя значение силы (F) через силу тяжести (G), получаем:

\[F_h = G \cdot \sin(45^\circ)\]

Теперь давайте найдем значения силы тяжести (G). Сила тяжести (G) определяется как \(G = m \cdot g\), где m - масса шарика и g - ускорение свободного падения, примерно равное 9,8 м/с^2.

Подставляя значение m = 0,4 г и g = 9,8 м/с^2, получаем:

\[G = 0,4 \cdot 9,8\]

После нахождения значения силы тяжести (G), мы можем найти горизонтальную составляющую силы электрического поля (F_h) и вертикальную составляющую силы электрического поля (F_v) с использованием соотношений:

\[F_h = G \cdot \sin(45^\circ)\]
\[F_v = G \cdot \cos(45^\circ)\]

Наконец, используя значения горизонтальной составляющей силы электрического поля (F_h) и вертикальной составляющей силы электрического поля (F_v) в формуле для нахождения напряженности электрического поля (E), мы можем рассчитать ответ на задачу:

\[E = \frac{F_h}{q}\]

Подставляя значения F_h и q, получаем:

\[E = \frac{G \cdot \sin(45^\circ)}{q}\]

Производя все необходимые вычисления, получаем:

\[E = \frac{(0,4 \cdot 9,8) \cdot \sin(45^\circ)}{5 \times 10^{-7}}\]

Вычислите данное выражение с использованием калькулятора, и вы получите окончательный ответ на задачу. Убедитесь, что величина напряженности электрического поля имеет правильные единицы измерения, Н/Кл.