Домашние задания: Физика

Физика помогите пожалуйста

На тонком кольце равномерно распределен заряд с линей¬ной плотностью зарядаτ= 20 нКл/см. Радиус кольца R= 5 см. На перпендикуляре к плоскости кольца, восставленномиз его середины, находится точечный заряд q = 40 нКл. Определить силу, действую¬щую на точечный заряд со стороны заряженного кольца, если он уда¬лен от центра кольца на:I) а1= 10 см; 2) а2= 2 м.
Для решения задачи воспользуемся законом Кулона: сила, действующая между двумя точечными зарядами, пропорциональна их величинам и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

1) При расстоянии а1 = 10 см точечный заряд находится ближе к кольцу, поэтому сила, действующая на него, будет больше, чем при расстоянии а2 = 2 м.

Рассчитаем силу, действующую на точечный заряд при расстоянии а1:

$$F = \frac{kqQ}{r^2}$$

где k – постоянная Кулона (9*10^9 Н*м^2/Кл^2), q и Q – заряды точечного заряда и кольца соответственно, r – расстояние между зарядами.

Заряд кольца можно выразить через его линейную плотность:

$$Q = \lambda l = \lambda 2\pi R$$

где l – длина окружности кольца.

Тогда:

$$F = \frac{kq\lambda 2\pi R}{r^2}$$

Подставляем значения:

$$F = \frac{9\cdot10^9\cdot40\cdot10^{-9}\cdot20\cdot10^{-9}\cdot2\pi\cdot5\cdot10^{-2}}{(10\cdot10^{-2})^2} \approx 4.51 \cdot 10^{-4} Н$$

2) При расстоянии а2 = 2 м точечный заряд находится далеко от кольца, поэтому сила, действующая на него, будет меньше.

Рассчитаем силу, действующую на точечный заряд при расстоянии а2:

$$F = \frac{kq\lambda 2\pi R}{r^2}$$

Подставляем значения:

$$F = \frac{9\cdot10^9\cdot40\cdot10^{-9}\cdot20\cdot10^{-9}\cdot2\pi\cdot5\cdot10^{-2}}{(2\cdot10^2)^2} \approx 5.64 \cdot 10^{-7} Н$$

Таким образом, сила, действующая на точечный заряд, уменьшается с увеличением расстояния от кольца.
Nickolay Vardugin
Nickolay Vardugin
1 204
Лучший ответ
Заряд кольца:
Q = ρ*2*π*R = 20*10⁻⁹*2*3,14*5 = 6,28*10⁻⁷ Кл.
Сила взаимодействия:
F = k*q*Q*cosα/L² = k*q*Q*a/(a² + R²)^(3/2)
F1 = 9*10⁹ *40*10⁻⁹*6,28*10⁻⁷*0,1/(0,1² + 0,05²)^(3/2) = 0,16 H.
F2 = 9*10⁹ *40*10⁻⁹*6,28*10⁻⁷*2/(2² + 0,05²)^(3/2) = 5,65*10⁻⁵ H.
В предыдущем ответе бред.