Čtyři náboje jsou umístěny na vrcholech čtverce se stranou 5 cm. Náboje jsou: 1, -1, 2 -2 xx 10 ^ (- 8) C. Co je elektrické pole ve středu kruhu?

Čtyři náboje jsou umístěny na vrcholech čtverce se stranou 5 cm. Náboje jsou: 1, -1, 2 -2 xx 10 ^ (- 8) C. Co je elektrické pole ve středu kruhu?
Anonim

Odpovědět:

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

Vysvětlení:

To lze snadno vyřešit, pokud se nejprve zaměříme na fyziku. Co je tu fyzika?

Podívejme se v levém horním rohu a pravém dolním rohu náměstí (# q_2 a q_4 #). Oba náboje jsou ve stejné vzdálenosti od středu, takže čisté pole ve středu odpovídá jednomu náboji q # -10 ^ 8 C # v pravém dolním rohu. Podobné argumenty pro # q_1 a q_3 # vést k závěru, že # q_1 a q_3 # může být nahrazen jednorázovým poplatkem # 10 ^ -8 C # v pravém horním rohu.

Nyní pojďme rozdělit vzdálenost odloučení # r #.

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

Velikost pole je dána vztahem:

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

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

#vec (E _ ("tot")) = E_ (q) (barva (modrá) (cos (-45) i + sin (-45) j)) +2 (barva (červená) (cos (45) i + sin (45) j)) + (barva (zelená) (cos (225) i + sin (225) j)) + 2 (barva (fialová) (cos (135) i + sin (135) j)) = #

#vec (E _ ("Net")) = E_ (q) (barva (modrá) (sqrt (2) / 2i - sqrt (2) / 2j)) +2 (barva (červená) (sqrt (2) / 2 i + sqrt (2) / 2) j)) + (barva (zelená) (- sqrt (2) / 2 i - sqrt (2) / 2j) + 2 (barva (fialová) (- sqrt (2) / 2 i + sqrt (2) / 2j)) # komponenta i se zruší a my zůstaneme s: #vec (E _ ("Net")) = E_ (q) * sqrt (2) j #

Vypočítat #E_ (q) = 2 (kq) / a ^ 2; k = 8.99xx10 ^ 9; q = 10 ^ -8; a ^ 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 #