Определите силу взаимодействия между зарядами +9 нКл и -4 нКл, находящимися в воде на расстоянии 3 см, с учетом диэлектрической проницаемости воды, равной 81.
Подробное объяснение
Сила взаимодействия между зарядами рассчитывается по закону Кулона для среды: F = k * |q1 * q2| / (ε * r^2), где k = 9·10^9 Н·м²/Кл², ε = 81, q1 = 9·10^-9 Кл, q2 = 4·10^-9 Кл (берем модуль), r = 0,03 м. Произведение зарядов равно 36·10^-18 Кл², квадрат расстояния — 9·10^-4 м². Подставляя значения, получаем F = (9·10^9 * 36·10^-18) / (81 * 9·10^-4) = (3,24·10^-7) / (7,29·10^-2) ≈ 4,44·10^-6 Н = 4,44 мкН. Так как заряды разноименные, сила является силой притяжения.
Часто задаваемые вопросы (FAQ)
1
Что такое диэлектрическая проницаемость и как она влияет на силу взаимодействия зарядов?
Диэлектрическая проницаемость (ε) — это величина, показывающая, во сколько раз сила взаимодействия зарядов в данной среде меньше, чем в вакууме. Чем больше ε, тем слабее взаимодействие.
2
Как перевести нанокулоны в кулоны?
1 нКл = 10^-9 Кл. Чтобы перевести, умножьте значение в нКл на 10^-9.
3
Почему в расчете берется модуль зарядов?
Закон Кулона определяет модуль силы. Знак силы (притяжение или отталкивание) определяется знаками зарядов: одноименные заряды отталкиваются, разноименные — притягиваются.
Типичные ошибки
1
Забывают учитывать диэлектрическую проницаемость среды.
Если не разделить на ε, результат будет в 81 раз больше, что неверно для данной задачи.
2
Неправильно переводят сантиметры в метры.
Часто ошибочно используют 3 см = 0,3 м или 3 м. Правильно: 3 см = 0,03 м.
3
Путают знак силы: считают, что разноименные заряды отталкиваются.
На самом деле разноименные заряды притягиваются, одноименные — отталкиваются. В задаче заряды + и -, поэтому сила притяжения.