Neljä latausta sijoitetaan neliön pisteisiin 5 cm: n puolella. Maksut ovat: 1, -1, 2 -2 xx 10 ^ (- 8) C. Mikä on sähkökenttä ympyrän keskellä?

Neljä latausta sijoitetaan neliön pisteisiin 5 cm: n puolella. Maksut ovat: 1, -1, 2 -2 xx 10 ^ (- 8) C. Mikä on sähkökenttä ympyrän keskellä?
Anonim

Vastaus:

#vec (E _ ("Net")) = 7.19xx10 ^ 4 * sqrt (2) j = 1.02xx10 ^ 5j #

Selitys:

Tämä voidaan ratkaista helposti, jos keskitymme fysiikkaan ensin. Joten mitä fysiikka täällä?

No katsotaan aukion vasemmassa yläkulmassa ja oikeassa alakulmassa (# q_2 ja q_4 #). Molemmat maksut ovat yhtä kaukana keskuksesta, joten keskikentän nettikenttä vastaa yhtä ainoaa latausta q # -10 ^ 8 C # oikeassa alakulmassa. Samanlaisia argumentteja # q_1 ja q_3 # johtaa siihen johtopäätökseen, että # q_1 ja q_3 # voidaan korvata yhdellä maksulla # 10 ^ -8 C # oikeassa yläkulmassa.

Nyt lopuksi erotetaan etäisyys # R #.

#r = a / 2 sqrt (2); r ^ 2 = a ^ 2/2 #

Kentän suuruus annetaan seuraavasti:

# | E_q | = kq / r ^ 2 _ (r ^ 2 = a ^ 2/2) = 2 (kq) / a ^ 2 #

ja # Q = 2q; | E_ (2q) | = 2 | E_q | = 4 (kq) / a ^ 2 #

#vec (E _ ("tot")) = E_ (q) (väri (sininen) (cos (-45) i + sin (-45) j)) +2 (väri (punainen) (cos (45) i + sin (45) j)) + (väri (vihreä) (cos (225) i + sin (225) j)) + 2 (väri (violetti) (cos (135) i + sin (135) j)) = #

#vec (E _ ("Net")) = E_ (q) (väri (sininen) (sqrt (2) / 2i - sqrt (2) / 2j) +2 (väri (punainen) (sqrt (2) / 2 i + sqrt (2) / 2) j)) + (väri (vihreä) (- sqrt (2) / 2 i - sqrt (2) / 2j) + 2 (väri (violetti) (- sqrt (2) / 2 i + sqrt (2) / 2j)) # i-komponentti peruuttaa ja jätetään: #vec (E _ ("Net")) = E_ (q) * sqrt (2) j #

Laskea #E_ (q) = 2 (KQ) / a ^ 2; k = 8,99xx10 ^ 9; q = 10 ^ -8; ^ 2 = (5/100) ^ 2 #

#E_ (q) = 2 * (8.99xx10 ^ 9 * 10 ^ -8) / (5/100) ^ 2 = 7.19xx10 ^ 4 N / C #

#vec (E _ ("Net")) = 7.19xx10 ^ 4 * sqrt (2) j = 1.02xx10 ^ 5j #