В вакууме два заряда взаимодействуют с одинаковой силой на расстоянии R1 = 64 см, в диэлектрике на расстоянии R2 = 4 см. Найдите диэлектрическую проницаемость среды.
Для решения этой задачи мы будем использовать закон Кулона, который гласит, что сила взаимодействия между двумя точечными зарядами пропорциональна их величинам и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Формула для этого закона выглядит следующим образом:
F = k * (q1 * q2) / r^2,
где F - сила взаимодействия между зарядами,
k - электростатическая постоянная (k = 8.99 * 10^9 Н * м^2 / Кл^2),
q1 и q2 - величины зарядов,
r - расстояние между зарядами.
Мы можем использовать эту формулу для поиска диэлектрической проницаемости среды. По определению, диэлектрическая проницаемость среды обозначается символом ε (эпсилон) и определяется следующим образом:
ε = ε0 * εr,
где ε0 - электрическая постоянная в вакууме (ε0 = 8.85 * 10^-12 Ф/м),
εr - относительная диэлектрическая проницаемость среды.
Данные в задаче указаны в разных единицах измерения, поэтому нам необходимо привести их к одной системе единиц. Расстояния R1 и R2 указаны в сантиметрах, поэтому мы переведем их в метры, чтобы использовать формулы.
R1 = 64 см = 0.64 м,
R2 = 4 см = 0.04 м.
Для начала мы можем использовать формулу для нахождения силы взаимодействия в вакууме. Давайте обозначим эту силу F1:
F1 = k * (q1 * q2) / R1^2.
Теперь мы можем использовать формулу для нахождения силы взаимодействия в диэлектрике. Обозначим эту силу F2:
F2 = k * ε * (q1 * q2) / R2^2.
Мы знаем, что силы F1 и F2 равны:
F1 = F2.
Теперь мы можем записать уравнение, используя формулы для F1 и F2:
k * (q1 * q2) / R1^2 = k * ε * (q1 * q2) / R2^2.
Здесь мы можем сократить k, q1 и q2:
1 / R1^2 = ε * 1 / R2^2.
Мы знаем значения R1 = 0.64 м и R2 = 0.04 м из условия задачи, поэтому мы можем подставить их в уравнение:
1 / (0.64)^2 = ε * 1 / (0.04)^2.
Вычислив числовое значение на левой стороне уравнения, получим:
1 / 0.4096 = ε * 1 / 0.0016.
Решим полученное уравнение относительно ε:
1 / 0.4096 = ε * 625.
Теперь делим обе стороны уравнения на 625:
ε = 1 / (0.4096 * 625).
Вычислим это значение:
ε ≈ 1.53 * 10^-3 Ф/м.
Таким образом, диэлектрическая проницаемость среды примерно равна 1.53 * 10^-3 Ф/м.
ПРИВЕТ ЕСТЬ НОВОСТИ ПО ОДНОЙ ИЗ НИХ РАЗГРУЗКА В БИЛИМ ЛЕНД ОНЛАЙН МЕУТЕП НЕ МОГЦУ НЕ МОГЦУ НЕ МОГЦУ НЕ МОГЦУ НЕ МОГЦУ НЕ МОГЦУ
Для решения этой задачи мы будем использовать закон Кулона, который гласит, что сила взаимодействия между двумя точечными зарядами пропорциональна их величинам и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Формула для этого закона выглядит следующим образом:
F = k * (q1 * q2) / r^2,
где F - сила взаимодействия между зарядами,
k - электростатическая постоянная (k = 8.99 * 10^9 Н * м^2 / Кл^2),
q1 и q2 - величины зарядов,
r - расстояние между зарядами.
Мы можем использовать эту формулу для поиска диэлектрической проницаемости среды. По определению, диэлектрическая проницаемость среды обозначается символом ε (эпсилон) и определяется следующим образом:
ε = ε0 * εr,
где ε0 - электрическая постоянная в вакууме (ε0 = 8.85 * 10^-12 Ф/м),
εr - относительная диэлектрическая проницаемость среды.
Данные в задаче указаны в разных единицах измерения, поэтому нам необходимо привести их к одной системе единиц. Расстояния R1 и R2 указаны в сантиметрах, поэтому мы переведем их в метры, чтобы использовать формулы.
R1 = 64 см = 0.64 м,
R2 = 4 см = 0.04 м.
Для начала мы можем использовать формулу для нахождения силы взаимодействия в вакууме. Давайте обозначим эту силу F1:
F1 = k * (q1 * q2) / R1^2.
Теперь мы можем использовать формулу для нахождения силы взаимодействия в диэлектрике. Обозначим эту силу F2:
F2 = k * ε * (q1 * q2) / R2^2.
Мы знаем, что силы F1 и F2 равны:
F1 = F2.
Теперь мы можем записать уравнение, используя формулы для F1 и F2:
k * (q1 * q2) / R1^2 = k * ε * (q1 * q2) / R2^2.
Здесь мы можем сократить k, q1 и q2:
1 / R1^2 = ε * 1 / R2^2.
Мы знаем значения R1 = 0.64 м и R2 = 0.04 м из условия задачи, поэтому мы можем подставить их в уравнение:
1 / (0.64)^2 = ε * 1 / (0.04)^2.
Вычислив числовое значение на левой стороне уравнения, получим:
1 / 0.4096 = ε * 1 / 0.0016.
Решим полученное уравнение относительно ε:
1 / 0.4096 = ε * 625.
Теперь делим обе стороны уравнения на 625:
ε = 1 / (0.4096 * 625).
Вычислим это значение:
ε ≈ 1.53 * 10^-3 Ф/м.
Таким образом, диэлектрическая проницаемость среды примерно равна 1.53 * 10^-3 Ф/м.
Это понятно?