Vier ladingen worden geplaatst op de hoekpunten van vierkant met zijde van 5 cm. De kosten zijn: 1, -1, 2 -2 xx 10 ^ (- 8) C. Wat is het elektrische veld in het midden van de cirkel?

Vier ladingen worden geplaatst op de hoekpunten van vierkant met zijde van 5 cm. De kosten zijn: 1, -1, 2 -2 xx 10 ^ (- 8) C. Wat is het elektrische veld in het midden van de cirkel?
Anonim

Antwoord:

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

Uitleg:

Dit kan gemakkelijk worden opgelost als we eerst focussen op de fysica. ZO wat de natuurkunde hier?

Laten we eens kijken naar de linkerbovenhoek en rechteronderhoek van het plein (# q_2 en q_4 #). Beide ladingen liggen op gelijke afstand van het midden, dus het netto veld in het midden is gelijk aan een enkele lading q van # -10 ^ 8 C # in de rechter benedenhoek. Vergelijkbare argumenten voor # q_1 en q_3 # leiden tot de conclusie dat # q_1 en q_3 # kan worden vervangen door een enkele lading van # 10 ^ -8 C # in de rechterbovenhoek.

Laten we nu de afstand van scheiding bepalen # R #.

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

De veldsterkte wordt gegeven door:

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

en voor de # Q = 2q; | E_ (2q) | = 2 | E_q | = 4 (kq) / a ^ 2 #

#vec (E _ ("tot")) = E_ (q) (kleur (blauw) (cos (-45) i + sin (-45) j)) +2 (kleur (rood) (cos (45) i + sin (45) j)) + (kleur (groen) (cos (225) i + sin (225) j)) + 2 (kleur (paars) (cos (135) i + sin (135) j)) = #

#vec (E _ ("Net")) = E_ (q) (kleur (blauw) (sqrt (2) / 2i - sqrt (2) / 2j)) +2 (kleur (rood) (sqrt (2) / 2 i + sqrt (2) / 2) j)) + (kleur (groen) (- sqrt (2) / 2 i - sqrt (2) / 2j)) + 2 (kleur (paars) (- sqrt (2) / 2 i + sqrt (2) / 2j)) # het i-onderdeel wordt geannuleerd en we blijven achter: #vec (E _ ("Net")) = E_ (q) * sqrt (2) j #

Berekenen #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 #