Определить напряжённость и потенциал электрического поля в точке, находящейся на расстоянии 3 см от шарика, имеющего заряд 1 нкл.

Добрый день! Рад принять роль школьного учителя и помочь вам разобраться с этим вопросом.

Для начала, давайте вспомним основные понятия, связанные с электрическим полем. Электрическое поле - это физическое поле, которое окружает заряженные частицы и проявляется взаимодействием с другими заряженными или незаряженными частицами. Оно характеризуется напряженностью и потенциалом.

Напряженность электрического поля (обычно обозначается E) показывает силу, с которой электрическое поле действует на единичный положительный заряд в данной точке. Она измеряется в ньютон на кулон (Н/Кл) или вольт на метр (В/м).

Потенциал электрического поля (обычно обозначается V) выражает энергию, затрачиваемую на перемещение единичного положительного заряда из бесконечности в данную точку. Он измеряется в вольтах (В).

Теперь перейдем к решению задачи. У нас есть шарик с зарядом 1 нкл и мы хотим определить напряженность и потенциал электрического поля в точке, находящейся на расстоянии 3 см от него.

Для начала, определим напряженность. Для точечного заряда формула для напряженности электрического поля равна:

E = k * Q / r^2,

где E - напряженность электрического поля, k - постоянная Кулона (9 * 10^9 Н * м^2 / Кл^2), Q - заряд шарика, r - расстояние от шарика до точки.

В нашем случае:

E = (9 * 10^9 Н * м^2 / Кл^2) * (1 нкл) / (0.03 м)^2.

Выполняем математические вычисления:

E = 9 * 10^9 Н * м^2 / Кл^2 * 1 нкл / (0.03 м)^2 = 9 * 10^9 Н * м^2 / (0.0009 м^2 * Кл^2).

Далее упрощаем:

E = 9 * 10^9 Н * м^2 / 0.000009 м^2 * Кл^2 = 1 * 10^18 Н / Кл.

Теперь у нас есть значение напряженности электрического поля в нашей точке - 1 * 10^18 Н / Кл.

Следующим шагом определим потенциал электрического поля. Для точечного заряда формула для потенциала электрического поля равна:

V = k * Q / r,

где V - потенциал электрического поля, k - постоянная Кулона (9 * 10^9 Н * м^2 / Кл^2), Q - заряд шарика, r - расстояние от шарика до точки.

В нашем случае:

V = (9 * 10^9 Н * м^2 / Кл^2) * (1 нкл) / (0.03 м).

Выполняем математические вычисления:

V = 9 * 10^9 Н * м^2 / Кл^2 * 1 нкл / (0.03 м) = 9 * 10^9 * 1 / 0.03 В = 9 * 10^9 / 0.03 В.

Далее упрощаем:

V = 9 * 10^9 / 0.03 В = 3 * 10^11 В.

Теперь мы получили значение потенциала электрического поля в нашей точке - 3 * 10^11 В.

Для закрепления материала и лучшего понимания концепций электрического поля, рекомендуется провести дополнительные практические задания и ответить на вопросы, связанные с этой темой.