302
Два положительных точечных заряда
и
закреплены на расстоянии
друг от друга. Определить, в какой точке на прямой, проходящей через заряды, следует поместить третий заряд так, чтобы он находился в равновесии. Указать, какой знак должен иметь этот заряд для того, чтобы равновесие было устойчивым, если перемещение зарядов возможны только вдоль прямой, проходящей через закрепленные заряды.
Решение:
Определим знак заряда, при котором равновесие будет устойчивым.
Если заряд отрицательный, то при смещении его влево сила
(направленная влево) возрастает, а сила
(направленная вправо) возрастает. Под действием этой силы заряд удаляется от положения равновесия. То же происходит и при смещении заряда вправо. Равновесие будет неустойчивым.
Если заряд
положителен, то при смещении его влево сила
(направленная вправо) возрастает, а сила
(направленная влево) убывает, следовательно, результирующая сила будет направлена вправо и заряд
возвращается к положению равновесия. То же происходит и при смещении заряда вправо. Равновесие будет устойчивым.
Предположим, что заряд
находится в точке . Тогда условие равновесия заряда запишется так: Подставив в уравнение вместо сил их значения по закону Кулона, и произведя сокращения, получим:
Решая относительно
, получаем: Так как
–эта точка расположена вне отрезка , что невозможно для равновесия заряда . Произведем вычисления:
Ответ:
положительный.322
На двух концентрических сферах радиусом
и равномерно распределены заряды с поверхностными плотностями и соответственно. Используя теорему Гаусса, найти зависимость напряженности электрического поля от расстояния для трех областей: и . Принять , . 2) вычислить напряженность в точке, удаленной от центра на расстояние и указать направление вектора для значений , . 3) построить график .
Решение:
1) Для определения напряженности
в области проведем гауссову поверхность радиусом .По теореме Остроградского –Гаусса имеем:
Для области
: -заряда внутри сферы нет
Напряженность поля в области
равна нулю.Для области
проведем гауссову поверхность радиуса : Площадь гауссовой поверхности:
Площадь поверхности шара:
Для области
проведем гауссову поверхность радиуса . Гауссова поверхность охватывает обе сферы: 2) Найдем напряженность для точки, удаленной от центра на расстояние
:
3) Строим график
: 3) Строим график Е(r):
332
Электрическое поле создано зарядами
и , находящимися в точках и соответственно ( ). Точка находится на прямой ( ). Точка находится на продолжении отрезка ( ). Определить работу сил поля, совершаемую при перемещении заряда из точки в точку .
Решение:
Для определения работы А12 сил поля воспользуемся соотношением: