Dvije udaljenosti + 1 * 10 ^ -6 i -4 * 10 ^ -6 odvajaju se na udaljenosti od 2 m. Gdje se nalazi nulta točka?

Dvije udaljenosti + 1 * 10 ^ -6 i -4 * 10 ^ -6 odvajaju se na udaljenosti od 2 m. Gdje se nalazi nulta točka?
Anonim

Odgovor:

# 2m # od manje naknade i # 4m # od veće naplate.

Obrazloženje:

Tražimo točku u kojoj bi sila na ispitnom naboju, uvedena blizu 2 zadane naboje, bila nula. Na nultoj točki, privlačnost ispitnog naboja prema jednom od 2 zadana naboja bila bi jednaka odbijanju od drugog zadanog naboja.

Odabrat ću jednodimenzionalni referentni sustav s nabojem, #Q _- #, na početku (x = 0), i + naboja, #Q _ + #, pri x = + 2 m.

U području između 2 naboja, linije električnog polja će nastati pri + punjenju i završiti na - naboju. Zapamtite da linije električnog polja ukazuju na smjer sile na pozitivan ispitni naboj. Stoga nulta točka električnog polja mora ležati izvan naboja.

Također znamo da nulta točka mora biti bliže manjem naboju kako bi se magnitude otkazale #F (1 / r ^ 2) #- smanjuje se kao kvadratna udaljenost. Stoga će koordinata nulte točke imati #x> +2 m #, Točka u kojoj je električno polje nula također bi bila točka (nulta točka) gdje bi sila na ispitnom naboju bila nula.

Koristeći Coulombov zakon, možemo napisati odvojene izraze kako bismo pronašli snagu na testnom naboju, # Q_t #, zbog dvije odvojene naknade. Coulombov zakon u obliku formule:

#F = k ((q_1) puta (q_2)) / (r ^ 2) #

Koristeći to za pisanje naših odvojenih izraza (vidi prethodni odlomak) za null točku u x

# F_- = k ((q_t) puta (q _-)) / (x ^ 2) #

Zapamtite, koristim #F _- # odrediti silu na ispitnom naboju, # Q_t #, zbog negativnog naboja, #Q _- #.

# F_ + = k ((q_t) puta (q _ +)) / ((x-2) ^ 2 #

Dvije snage na # Q_t #, individualno # q_- i q _ + #, mora zbrojiti na nulu

# F_- + F_ + = 0 #.

#k ((q_t) puta (q _-)) / (x ^ 2) + k ((q_t) puta (q _ +)) / ((x-2) ^ 2) = 0 #

Otkazivanje gdje je to moguće:

# (q_-) / (x ^ 2) + (q _ +) / ((x-2) ^ 2) = 0 #

Uključivanje vrijednosti naplate:

# (-4xx10 ^ -6) / (x ^ 2) + (1xx10 ^ -6) / ((x-2) ^ 2) = 0 #

Neki ponovno poništavaju i preuređuju,

# 1 / ((x-2) ^ 2) = 4 / (x ^ 2) #

To se može pretvoriti u kvadratno, ali neka to bude jednostavno i uzmemo kvadratni korijen svega, dajući:

# 1 / (x-2) = 2 / x #

Rješavanje za x:

#x = 2x - 4 #

#x = 4 #