Для решения задачи по нахождению напряженности электрического поля в точке, лежащей посередине между двумя точечными зарядами ( q_1 ) и ( q_2 ), начнем с применения закона Кулона и принципа суперпозиции полей.
Дано:
- ( q_1 = 5 \times 10^{-9} ) Кл
- ( q_2 = -6 \times 10^{-9} ) Кл
- Расстояние между зарядами ( r = 6 ) см = 0.06 м
Точка, в которой нужно найти напряженность поля, лежит посередине между зарядами, то есть на расстоянии ( \frac{r}{2} = 0.03 ) м от каждого заряда.
Напряженность электрического поля ( E ) в точке, созданная точечным зарядом ( q ), определяется по формуле:
[ E = \frac{k \cdot |q|}{r^2} ]
где ( k ) — электростатическая постоянная ( ( k \approx 8.99 \times 10^9 \, \text{Н} \cdot \text{м}^2 / \text{Кл}^2 ) ).
Теперь найдем напряженности полей ( E_1 ) и ( E_2 ), создаваемых зарядами ( q_1 ) и ( q_2 ) соответственно, в точке посередине:
[ E_1 = \frac{k \cdot |q_1|}{(0.03)^2} ]
[ E_1 = \frac{8.99 \times 10^9 \cdot 5 \times 10^{-9}}{(0.03)^2} ]
[ E_1 = \frac{8.99 \times 5}{0.0009} ]
[ E_1 = \frac{44.95}{0.0009} ]
[ E_1 \approx 4.994 \times 10^4 \, \text{Н/Кл} ]
Аналогично для ( q_2 ):
[ E_2 = \frac{k \cdot |q_2|}{(0.03)^2} ]
[ E_2 = \frac{8.99 \times 10^9 \cdot 6 \times 10^{-9}}{(0.03)^2} ]
[ E_2 = \frac{8.99 \times 6}{0.0009} ]
[ E_2 = \frac{53.94}{0.0009} ]
[ E_2 \approx 5.993 \times 10^4 \, \text{Н/Кл} ]
Теперь определим направления полей. Поскольку ( q_1 ) положительный, его поле направлено от заряда. Поскольку ( q_2 ) отрицательный, его поле направлено к заряду.
Точка посередине между зарядами будет испытывать поле ( E_1 ) вправо (от ( q_1 )) и поле ( E_2 ) тоже вправо (к ( q_2 )), так как они оба направлены в одну и ту же сторону.
Следовательно, результирующее поле ( E_{\text{рез}} ) будет равно сумме ( E_1 ) и ( E_2 ):
[ E_{\text{рез}} = E_1 + E2 ]
[ E{\text{рез}} = 4.994 \times 10^4 + 5.993 \times 10^4 ]
[ E_{\text{рез}} \approx 10.987 \times 10^4 \, \text{Н/Кл} ]
Таким образом, напряженность электрического поля в вакууме в точке, лежащей посередине между зарядами, составляет примерно ( 1.0987 \times 10^5 \, \text{Н/Кл} ).