Сделаем чертеж. Покажем силы, действующие на помещенный заряд.
Дважды запишем закон Кулона:
F₁ = k·q₁·q / (r-x)²
F₂ = k·q₂·q / (x)²
По условию заряды q₁ и q₂ уже закреплены, то для равновесия заряда q необходимо, чтобы силы F₁ и F₂ были по модулю одинаковыми:
F₁ = F₂.
Тогда:
k·q₁·q / (r-x)² = k·q₂·q / (x)²
q₁/ (r-x)² = q₂/ (x)²
(r-x)²/x² = q₁/q₂
Извлекая квадратный корень,
(r-x)/x = √(q₁/q₂)
r/x - 1 = √(q₁/q₂)
r/x = 1 + √(q₁/q₂)
Окончательно:
x = r / (1 + √(q₁/q₂))
Подставляя данные, получаем:
x = 2,0 / (1 + √(10/15))
x ≈ 1,1 мм
Замечание: Заметим, что в этой задаче не было необходимости данные представлять в СИ, поскольку при вычислении результата мы имели дело с ОТНОШЕНИЕМ однородных величин.
Опыт 1 (рис. 179, а). Если в замкнутый на гальванометр соленоид вдвигать или выдвигать постоянный магнит, то в моменты его вдвигания или выдвигания наблюдается отклонение стрелки гальванометра (возникает индукционный ток); направления отклонений стрелки при вдвигании и выдвигании магнита противоположны. Отклонение стрелки гальванометра тем больше, чем больше скорость движения магнита относительно катушки. При изменении полюсов магнита направление отклонения стрелки изменится. Для получения индукционного тока магнит можно оставлять неподвижным, тогда нужно относительно магнита передвигать соленоид.
Опыт II. Концы одной из катушек, вставленных одна в другую, присоединяются к гальванометру, а через другую катушку пропускается ток. Отклонение стрелки гальванометра наблюдается в моменты включения или выключения тока, в моменты его увеличения или уменьшения или при перемещении катушек друг относительно друга (рис. 179, б). Направления отклонений стрелки гальванометра также противоположны при включении и выключении тока, его увеличении и уменьшении, сближении . и удалении катушек. Обобщая результаты своих многочисленных опытов, Фарадей пришел к выводу, что индукционный ток возникает всегда, когда происходит изменение сцепленного с контуром потока магнитной индукции. Например, при повороте в однородном магнитном поле замкнутого проводящего контура в нем также возникает индукционный ток. В данном случае индукция магнитного поля вблизи проводника остается постоянной, а меняется только поток магнитной индукции через площадь контура. Опытным путем было также установлено, что значение индукционного тока совершенно не зависит от изменения потока магнитной индукции, а определяется лишь скоростью его изменения (в опытах Фарадея также доказывается, что отклонение стрелки гальванометра (сила тока) тем больше, чем больше скорость движения магнита, или скорость изменения силы тока, или скорость движения катушек).
Открытие явления электромагнитной индукции имело большое значение, так как была доказана возможность получения электрического тока с магнитного поля. Этим была установлена взаимосвязь между электрическими и магнитными явлениями, что послужило в дальнейшем толчком для разработки теории электромагнитного поля.
1,1 мм
Объяснение:
Дано:
q₁ = 10 мКл
q₂ = 15 мКл
r = 2,0 мм
q
___________
x - ?
Сделаем чертеж. Покажем силы, действующие на помещенный заряд.
Дважды запишем закон Кулона:
F₁ = k·q₁·q / (r-x)²
F₂ = k·q₂·q / (x)²
По условию заряды q₁ и q₂ уже закреплены, то для равновесия заряда q необходимо, чтобы силы F₁ и F₂ были по модулю одинаковыми:
F₁ = F₂.
Тогда:
k·q₁·q / (r-x)² = k·q₂·q / (x)²
q₁/ (r-x)² = q₂/ (x)²
(r-x)²/x² = q₁/q₂
Извлекая квадратный корень,
(r-x)/x = √(q₁/q₂)
r/x - 1 = √(q₁/q₂)
r/x = 1 + √(q₁/q₂)
Окончательно:
x = r / (1 + √(q₁/q₂))
Подставляя данные, получаем:
x = 2,0 / (1 + √(10/15))
x ≈ 1,1 мм
Замечание: Заметим, что в этой задаче не было необходимости данные представлять в СИ, поскольку при вычислении результата мы имели дело с ОТНОШЕНИЕМ однородных величин.
Опыт 1 (рис. 179, а). Если в замкнутый на гальванометр соленоид вдвигать или выдвигать постоянный магнит, то в моменты его вдвигания или выдвигания наблюдается отклонение стрелки гальванометра (возникает индукционный ток); направления отклонений стрелки при вдвигании и выдвигании магнита противоположны. Отклонение стрелки гальванометра тем больше, чем больше скорость движения магнита относительно катушки. При изменении полюсов магнита направление отклонения стрелки изменится. Для получения индукционного тока магнит можно оставлять неподвижным, тогда нужно относительно магнита передвигать соленоид.
Опыт II. Концы одной из катушек, вставленных одна в другую, присоединяются к гальванометру, а через другую катушку пропускается ток. Отклонение стрелки гальванометра наблюдается в моменты включения или выключения тока, в моменты его увеличения или уменьшения или при перемещении катушек друг относительно друга (рис. 179, б). Направления отклонений стрелки гальванометра также противоположны при включении и выключении тока, его увеличении и уменьшении, сближении . и удалении катушек. Обобщая результаты своих многочисленных опытов, Фарадей пришел к выводу, что индукционный ток возникает всегда, когда происходит изменение сцепленного с контуром потока магнитной индукции. Например, при повороте в однородном магнитном поле замкнутого проводящего контура в нем также возникает индукционный ток. В данном случае индукция магнитного поля вблизи проводника остается постоянной, а меняется только поток магнитной индукции через площадь контура. Опытным путем было также установлено, что значение индукционного тока совершенно не зависит от изменения потока магнитной индукции, а определяется лишь скоростью его изменения (в опытах Фарадея также доказывается, что отклонение стрелки гальванометра (сила тока) тем больше, чем больше скорость движения магнита, или скорость изменения силы тока, или скорость движения катушек).
Открытие явления электромагнитной индукции имело большое значение, так как была доказана возможность получения электрического тока с магнитного поля. Этим была установлена взаимосвязь между электрическими и магнитными явлениями, что послужило в дальнейшем толчком для разработки теории электромагнитного поля.