Три точечных заряда по 10~9 К л каждый расположены в вершинах равнобедренного прямоугольного треугольника с катетом 5 см. Чему равна напряжённость созданного этими зарядами поля в середине гипотенузы треугольника?
от

1 Ответ

Дано:
- Заряды: q1 = q2 = q3 = 10^-9 Кл
- Катеты треугольника: a = b = 0.05 м (5 см)
- Гипотенуза: c = √(a^2 + b^2) = √(0.05^2 + 0.05^2) = √(0.0025 + 0.0025) = √(0.005) = 0.07071 м
- Середина гипотенузы: O, расположена на расстоянии c/2 от каждого из зарядов.

Найти:
- Напряженность электрического поля E в точке O, созданного зарядами.

Решение:
1. Найдем расстояние от каждого заряда до точки O. Поскольку O находится в середине гипотенузы, расстояние от любого из зарядов до O можно найти как половину гипотенузы:

r = c / 2 = 0.07071 / 2 = 0.035355 м.

2. Напряженность электрического поля E, создаваемая точечным зарядом q на расстоянии r, определяется по формуле:

E = k * |q| / r^2,

где k = 8.99 * 10^9 Н·м²/Кл².

3. Подставим значения для одного заряда:

E = (8.99 * 10^9) * (10^-9) / (0.035355)^2.

4. Вычислим (0.035355)^2:

(0.035355)^2 ≈ 0.00125 м².

5. Теперь подставим это значение в формулу для E:

E = (8.99 * 10^9) * (10^-9) / 0.00125
= 8.99 / 0.00125
= 7192 Н/Кл.

6. Напряженность поля от двух зарядов, расположенных на катетах, будет иметь компоненты, направленные к середине гипотенузы, и их векторы будут складываться. Поскольку треугольник равнобедренный, напряженности от двух зарядов будут равны и направлены под углом 45° к гипотенузе.

7. Напряженности от двух зарядов E1 и E2:

E1 = E2 = 7192 Н/Кл.

8. Компоненты E1 и E2 по оси Y (вверх) и по оси X (вправо):

E1x = E1 * cos(45°) = 7192 * (1/√2) = 7192 / 1.414 = 5081 Н/Кл,
E1y = E1 * sin(45°) = 7192 * (1/√2) = 5081 Н/Кл.

9. Напряженность в точке O по оси Y будет равна сумме E1y и E2y:

E_total_y = E1y + E2y = 5081 + 5081 = 10162 Н/Кл.

10. Напряженность по оси X будет равна:

E_total_x = E1x + E2x = 5081 + 5081 = 10162 Н/Кл.

11. Общая напряженность в точке O определяется как:

E_total = √(E_total_x^2 + E_total_y^2)
= √(10162^2 + 10162^2)
= √(2 * 10162^2)
= 10162 * √2
≈ 14316 Н/Кл.

Ответ:
Напряженность электрического поля в середине гипотенузы треугольника составляет примерно 14316 Н/Кл.
от