Для определения величины точечного заряда, создающего в вакууме напряженность электрического поля в заданной точке, можно воспользоваться законом Кулона и формулой для напряженности электрического поля точечного заряда.
Напряженность электрического поля ( E ) на расстоянии ( r ) от точечного заряда ( q ) в вакууме определяется по формуле:
[ E = \frac{k \cdot |q|}{r^2} ]
где:
- ( E ) — напряженность электрического поля,
- ( k ) — электростатическая постоянная (коэффициент пропорциональности в законе Кулона), ( k = 8.99 \times 10^9 \, \text{Н} \cdot \text{м}^2 / \text{Кл}^2 ),
- ( q ) — величина точечного заряда,
- ( r ) — расстояние от заряда до точки, в которой измеряется напряженность.
В данной задаче:
- ( E = 0.4 \, \text{МН/Кл} = 0.4 \times 10^6 \, \text{Н/Кл} ),
- ( r = 9 \, \text{см} = 0.09 \, \text{м} ).
Теперь нужно подставить эти значения в формулу и решить её относительно ( q ).
[
0.4 \times 10^6 = \frac{8.99 \times 10^9 \cdot |q|}{(0.09)^2}
]
Сначала вычислим ( r^2 ):
[
(0.09)^2 = 0.0081 \, \text{м}^2
]
Теперь подставим это значение в уравнение:
[
0.4 \times 10^6 = \frac{8.99 \times 10^9 \cdot |q|}{0.0081}
]
Решим уравнение относительно ( q ):
[
|q| = \frac{0.4 \times 10^6 \times 0.0081}{8.99 \times 10^9}
]
Выполним вычисления:
[
|q| = \frac{0.4 \times 0.0081 \times 10^6}{8.99 \times 10^9}
]
[
|q| = \frac{0.00324 \times 10^6}{8.99 \times 10^9}
]
[
|q| = \frac{0.00324 \times 10^6}{8.99 \times 10^9} = \frac{3.24 \times 10^{-3}}{8.99 \times 10^{-3}} \times 10^{-3}
]
[
|q| \approx 3.6 \times 10^{-7} \, \text{Кл}
]
Таким образом, величина точечного заряда ( q ) составляет приблизительно ( 3.6 \times 10^{-7} \, \text{Кл} ).