Két töltés + 1 * 10 ^ -6 és -4 * 10 ^ -6 van egymástól 2 m távolságban. Hol található a nulla pont?

Két töltés + 1 * 10 ^ -6 és -4 * 10 ^ -6 van egymástól 2 m távolságban. Hol található a nulla pont?
Anonim

Válasz:

# # 2m a kisebb díjból és # 4m # a nagyobb díjból.

Magyarázat:

Azt a pontot keressük, ahol a két adott díj mellett bevezetett próbadarabra kifejtett erő nulla lesz. A nullpontban a tesztdíj a 2 adott díj egyikének vonzereje megegyezik a másik adott díj visszavonásával.

Egydimenziós referenciarendszert választok a #Q _- #, az eredeten (x = 0) és a + díjnál #Q _ + #, x = + 2 m.

A két töltés közötti tartományban az elektromos mezővonalak a + töltésből származnak, és a töltéskor megszűnnek. Ne feledje, hogy az elektromos térvonalak pozitív erővel töltik az erő irányát. Ezért az elektromos mező nullpontjának a töltéseken kívül kell lennie.

Azt is tudjuk, hogy a nullpontnak közelebb kell lennie a kisebb díjhoz ahhoz, hogy a nagyságokat töröljék #F támogatás (1 / r ^ 2) #- térben csökken a távolság. Ezért a nullpont koordinátája lesz #x> +2 m #. Az a pont, ahol az elektromos mező nulla, szintén az a pont (a nullpont), ahol a próbadarabra kifejtett erő nulla.

Coulomb törvénye alapján külön kifejezéseket írhatunk, hogy megtaláljuk a próbadarabot, # # Q_t, a két külön díj miatt. Coulomb törvénye a következő formában:

#F = k ((q_1) idők (q_2)) / (r ^ 2) #

Ennek segítségével írhatunk külön kifejezéseket (lásd a fenti bekezdést) nullpontra x-nél

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

Ne feledje, használom #F _- # kijelölje a próbadarabot # # Q_t, a negatív díj miatt #Q _- #.

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

A két erõ be van kapcsolva # # Q_t, egyénileg # q_- és q _ + #, nullának kell lennie

# F_- + F_ + = 0 #.

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

Ha lehetséges, a lemondás:

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

A töltési értékek bekapcsolása:

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

Néhány visszavonás és átrendezés,

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

Ez négyszögletes lehet, de egyszerűvé teszi és megkönnyíti a négyzetgyöket, így:

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

Az x megoldása:

#x = 2x - 4 #

#x = 4 #