Номер 21, страница 105, часть 2 - гдз по физике 10 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 2. Электростатика и постоянный электрический ток. Глава VII. Электростатика. Параграф 36. Напряжённость электрического поля. Линии напряжённости - номер 21, страница 105.

Условие.

21. Чему равен модуль напряжённости электрического поля, действующего на отрицательный точечный заряд, равный $-20$ нКл, с силой $0,2$ мН? Как направлен вектор напряжённости этого поля, если первоначально покоившийся заряд начал двигаться вправо?

Решение 2.

Дано:

Заряд $q = -20 \text{ нКл} = -20 \times 10^{-9} \text{ Кл}$

Сила $F = 0,2 \text{ мН} = 0,2 \times 10^{-3} \text{ Н}$

Найти:

Модуль напряжённости электрического поля $E - ?$

Направление вектора напряжённости $\vec{E} - ?$

Решение:

1. Модуль напряжённости электрического поля $\text{E}$ определяется как отношение модуля силы $\text{F}$, действующей на помещённый в поле заряд, к модулю этого заряда $|q|$:

$E = \frac{F}{|q|}$

Подставим данные значения в систему СИ и произведём вычисления:

$E = \frac{0,2 \times 10^{-3} \text{ Н}}{|-20 \times 10^{-9} \text{ Кл}|} = \frac{0,2 \times 10^{-3}}{20 \times 10^{-9}} = 0,01 \times 10^{6} \frac{\text{Н}}{\text{Кл}} = 10000 \frac{\text{Н}}{\text{Кл}}$

Так как $1 \frac{\text{Н}}{\text{Кл}} = 1 \frac{\text{В}}{\text{м}}$, то модуль напряжённости равен $10000 \frac{\text{В}}{\text{м}}$ или $10 \frac{\text{кВ}}{\text{м}}$.

2. Направление вектора напряжённости $\vec{E}$ определяется из векторной формулы, связывающей силу, заряд и напряжённость:

$\vec{F} = q\vec{E}$

По условию, первоначально покоившийся заряд начинает двигаться вправо. Согласно второму закону Ньютона, направление силы, действующей на тело, совпадает с направлением его ускорения. Следовательно, сила $\vec{F}$, действующая на заряд, направлена вправо.

Так как заряд $\text{q}$ отрицательный ($q<0$), из формулы $\vec{F} = q\vec{E}$ следует, что вектор напряжённости электрического поля $\vec{E}$ направлен в сторону, противоположную направлению силы $\vec{F}$.

Поскольку сила $\vec{F}$ направлена вправо, вектор напряжённости $\vec{E}$ направлен влево.

Ответ: Модуль напряжённости электрического поля равен $10000 \frac{\text{В}}{\text{м}}$. Вектор напряжённости этого поля направлен влево.