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: