Номер 2, страница 304 - гдз по физике 10 класс учебник Хижнякова, Синявина

Основы электродинамики. Глава 11. Электромагнитное поле. Напряжённость электростатического поля. Параграф 54. Принцип суперпозиции электростатических полей. Задания и упражнения - номер 2, страница 304.

Условие.

2. В точку M электростатического поля внесли заряд, модуль которого равен $1,6 \text{ мкКл}$ (рис. 228). Модуль напряжённости поля в этой точке равен $3 \cdot 10^6 \text{ Н/Кл}$. Найдите модуль силы, действующей со стороны электростатического поля на внесённый заряд. Как направлен вектор этой силы?

Рис. 228

Решение.

Дано:

Модуль заряда, $q = 1,6$ мкКл = $1,6 \cdot 10^{-6}$ Кл

Модуль напряжённости поля, $E = 3 \cdot 10^6$ Н/Кл

Найти:

Модуль силы, $\text{F}$ - ?

Направление вектора силы $\vec{F}$ - ?

Решение:

Найдите модуль силы, действующей со стороны электростатического поля на внесённый заряд.

Модуль напряжённости электростатического поля $\text{E}$ в некоторой точке определяется как отношение модуля силы $\text{F}$, с которой поле действует на помещённый в эту точку пробный заряд, к модулю этого заряда $\text{q}$.

Математически это выражается формулой:

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

Из этой формулы можно выразить модуль силы, действующей на заряд:

$F = E \cdot q$

Подставим данные из условия задачи в систему СИ и произведём вычисления:

$F = (3 \cdot 10^6 \frac{Н}{Кл}) \cdot (1,6 \cdot 10^{-6} Кл) = 3 \cdot 1,6 \cdot 10^{6-6} Н = 4,8 \cdot 10^0 Н = 4,8 Н$

Ответ: модуль силы, действующей на заряд, равен 4,8 Н.

Как направлен вектор этой силы?

Направление силы, действующей на заряд в электростатическом поле, определяется векторной формулой:

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

Из формулы следует, что направление вектора силы $\vec{F}$ зависит от знака заряда $\text{q}$.

1. Если заряд $\text{q}$ положительный ($q > 0$), то вектор силы $\vec{F}$ сонаправлен с вектором напряжённости $\vec{E}$ (направлен в ту же сторону).

2. Если заряд $\text{q}$ отрицательный ($q < 0$), то вектор силы $\vec{F}$ направлен противоположно вектору напряжённости $\vec{E}$.

В условии задачи дан заряд с модулем 1,6 мкКл. Так как знак не указан, по умолчанию заряд считается положительным ($q = 1,6 \cdot 10^{-6} Кл > 0$).

На рисунке 228 показано, что вектор напряжённости $\vec{E}$ в точке М направлен влево. Поскольку заряд положительный, вектор силы $\vec{F}$ будет сонаправлен с вектором $\vec{E}$.

Следовательно, вектор силы, действующей на заряд, также направлен влево.

Ответ: вектор силы направлен в ту же сторону, что и вектор напряжённости поля, то есть влево.