Какова напряженность поля E и потенциал в точке А, если тонкий однородный стержень имеет длину L = 110 см, заряжен равномерно с линейной плотностью заряда 10 нКл/м, и точка А находится на расстоянии a = 50 см вправо и b = 120 см вверх от правого края стержня?
Olga
Чтобы решить эту задачу, нам понадобятся формулы для вычисления напряженности поля и потенциала точечного заряда, а затем мы применим их к нашей конкретной ситуации.
Напряженность поля \(E\) в точке, создаваемого зарядом на стержне, можно вычислить с помощью формулы для однородно заряженного стержня:
\[E = \frac{k \cdot \lambda}{r}\]
где \(k\) - постоянная Кулона (\(9 \cdot 10^9 \, \text{Н} \cdot \text{м}^2/\text{Кл}^2\)), \(\lambda\) - линейная плотность заряда, \(r\) - расстояние от точки до стержня.
Потенциал \(V\) в точке А можно вычислить с помощью формулы для точечного заряда:
\[V = \frac{k \cdot q}{r}\]
где \(k\) - постоянная Кулона, \(q\) - заряд, \(r\) - расстояние от точки до заряда.
Давайте применим эти формулы к нашей задаче.
1) Вычислим напряженность поля \(E\) в точке А.
У нас тонкий однородный стержень с линейной плотностью заряда \(\lambda = 10 \cdot 10^{-9} \, \text{Кл/м}\).
Расстояние от точки А до стержня \(r\) можно найти, используя теорему Пифагора:
\[r = \sqrt{a^2 + b^2}\]
\[r = \sqrt{(0.5 \, \text{м})^2 + (1.2 \, \text{м})^2}\]
\[r = \sqrt{0.25 + 1.44}\]
\[r \approx 1.5 \, \text{м}\]
Теперь можем вычислить напряженность поля \(E\):
\[E = \frac{k \cdot \lambda}{r}\]
\[E = \frac{(9 \cdot 10^9 \, \text{Н} \cdot \text{м}^2/\text{Кл}^2) \cdot (10 \cdot 10^{-9} \, \text{Кл/м})}{1.5 \, \text{м}}\]
\[E = \frac{90 \, \text{Н/м}}{1.5 \, \text{м}}\]
\[E = 60 \, \text{Н/м}\]
Таким образом, напряженность поля \(E\) в точке А равна 60 Н/м.
2) Вычислим потенциал \(V\) в точке А.
У нас тонкий однородный стержень с линейной плотностью заряда \(\lambda = 10 \cdot 10^{-9} \, \text{Кл/м}\).
Расстояние от точки А до стержня \(r\) равно 1.5 м (как мы рассчитали ранее).
Теперь можем вычислить потенциал \(V\):
\[V = \frac{k \cdot \lambda}{r}\]
\[V = \frac{(9 \cdot 10^9 \, \text{Н} \cdot \text{м}^2/\text{Кл}^2) \cdot (10 \cdot 10^{-9} \, \text{Кл/м})}{1.5 \, \text{м}}\]
\[V = \frac{90 \, \text{Н/м}}{1.5 \, \text{м}}\]
\[V = 60 \, \text{Н/м}\]
Таким образом, потенциал \(V\) в точке А также равен 60 Н/м.
Итак, ответ на задачу:
Напряженность поля \(E\) в точке А составляет 60 Н/м, а потенциал \(V\) в точке А также равен 60 Н/м. В своих расчетах мы использовали формулы для однородно заряженного стержня и точечного заряда, и соответствующие значения были подставлены в эти формулы.
Напряженность поля \(E\) в точке, создаваемого зарядом на стержне, можно вычислить с помощью формулы для однородно заряженного стержня:
\[E = \frac{k \cdot \lambda}{r}\]
где \(k\) - постоянная Кулона (\(9 \cdot 10^9 \, \text{Н} \cdot \text{м}^2/\text{Кл}^2\)), \(\lambda\) - линейная плотность заряда, \(r\) - расстояние от точки до стержня.
Потенциал \(V\) в точке А можно вычислить с помощью формулы для точечного заряда:
\[V = \frac{k \cdot q}{r}\]
где \(k\) - постоянная Кулона, \(q\) - заряд, \(r\) - расстояние от точки до заряда.
Давайте применим эти формулы к нашей задаче.
1) Вычислим напряженность поля \(E\) в точке А.
У нас тонкий однородный стержень с линейной плотностью заряда \(\lambda = 10 \cdot 10^{-9} \, \text{Кл/м}\).
Расстояние от точки А до стержня \(r\) можно найти, используя теорему Пифагора:
\[r = \sqrt{a^2 + b^2}\]
\[r = \sqrt{(0.5 \, \text{м})^2 + (1.2 \, \text{м})^2}\]
\[r = \sqrt{0.25 + 1.44}\]
\[r \approx 1.5 \, \text{м}\]
Теперь можем вычислить напряженность поля \(E\):
\[E = \frac{k \cdot \lambda}{r}\]
\[E = \frac{(9 \cdot 10^9 \, \text{Н} \cdot \text{м}^2/\text{Кл}^2) \cdot (10 \cdot 10^{-9} \, \text{Кл/м})}{1.5 \, \text{м}}\]
\[E = \frac{90 \, \text{Н/м}}{1.5 \, \text{м}}\]
\[E = 60 \, \text{Н/м}\]
Таким образом, напряженность поля \(E\) в точке А равна 60 Н/м.
2) Вычислим потенциал \(V\) в точке А.
У нас тонкий однородный стержень с линейной плотностью заряда \(\lambda = 10 \cdot 10^{-9} \, \text{Кл/м}\).
Расстояние от точки А до стержня \(r\) равно 1.5 м (как мы рассчитали ранее).
Теперь можем вычислить потенциал \(V\):
\[V = \frac{k \cdot \lambda}{r}\]
\[V = \frac{(9 \cdot 10^9 \, \text{Н} \cdot \text{м}^2/\text{Кл}^2) \cdot (10 \cdot 10^{-9} \, \text{Кл/м})}{1.5 \, \text{м}}\]
\[V = \frac{90 \, \text{Н/м}}{1.5 \, \text{м}}\]
\[V = 60 \, \text{Н/м}\]
Таким образом, потенциал \(V\) в точке А также равен 60 Н/м.
Итак, ответ на задачу:
Напряженность поля \(E\) в точке А составляет 60 Н/м, а потенциал \(V\) в точке А также равен 60 Н/м. В своих расчетах мы использовали формулы для однородно заряженного стержня и точечного заряда, и соответствующие значения были подставлены в эти формулы.
Знаешь ответ?