Здравствуйте, Гаяна!
Условие : Расстояния : r = 0,1 м , a=0,05 м , b = 0,07 м , Заряды : q
1 = 2·10
-9 Кл, q
2 = -3·10
-9 Кл .
Вычислить модуль напряжённости электричеcкого поля, создаваемого этими зарядами, в точке A согласно рисунку.
Решение: Согласно определению, модуль напряжённости электричеcкого поля в точке, удалённой на расстояние R от точечного заряда q , вычисляется по формуле
E = q / (4·[$960$]·[$949$]·[$949$]
0·R
2)
Здесь [$949$]
0 = 8,85·10
-12 Кл
2 / (Н·м
2) - электрическая постоянная ,
[$949$] - относительная диэлектрическая проницаемость. Для вакуума и воздуха [$949$] = 1 .
В нашей задаче 2 заряда создают электричеcкое поле в точке A . Векторы напряжённости поля от 2х или более зарядов складываются геометрически согласно принципу суперпозиции и с учётом полярности заряда : вектор напряжённости от положительного заряда q
1 направен по радиусу прочь от заряда, вектор напряжённости отрицательного заряда q
2 направен по радиусу к центру заряда.
E
1 = q
1 / (4·[$960$]·[$949$]
0·a
2) = 7190 В/м
E
2 = q
2 / (4·[$960$]·[$949$]
0·b
2) = -5503 В/м
Пропорции рисунка в Условии задачи НЕ соответствуют пропорциям значений a , b и r . Поэтому, я начертил новый чертёж с углами, точно-вычисленными в программе
Маткад. Рисунок прилагаю.
Используем теорему косинусов для треугольника ABC : b
2 = a
2 + r
2 - 2·a·r·cos([$946$])
Вычисляем cos([$946$]) = (a
2 + r
2 - b
2) / (2·a·r) = 0,76
Угол [$946$] = arccos([$946$]) = 40,5°
Вычисляем cos([$947$]) = (b
2 + r
2 - a
2) / (2·b·r) = 0,886
Угол [$947$] = arccos([$947$]) = 27,7°
Угол [$945$] = [$946$] + [$947$] = 68,2°
Искомый модуль напряженности электричеcкого поля вычисляем как сумму векторов для параллелограмма:
E = [$8730$](E
12 + E
22 + 2·E
1·|E
2|·cos([$945$])) = 10553 В/м .
Ответ : модуль напряженности электричеcкого поля в точке A равен 10,6 кВ/м .
Сделаем упрощённую проверку : сумма всех углов в треугольнике должна равняться 180°.
Вычисляем cos(BAC) = (a
2 + b
2 - r
2) / (2·a·b) = -0,371
Угол BAC = arccos(BAC) = 111,8°
Сумма всех углов : BAC + [$946$] + [$947$] = 180° - верно!
Сумма горизонтальных проекций векторов E
1 и |E
2| должна равняться горизонталь-проекции Ex :
Cos([$966$]) = (E
12 + E
2 - E
22) / (2·E
1·E) = 0,875
[$966$] = arccos(Cos([$966$])) = 29°
[$955$] = [$946$] - [$966$] = 12°
Проекция E на горизонтальную ось OX : E
x = E·cos([$955$]) = 10338 В/м .
Проекция E
1 на ось OX : E
1x = E
1·cos([$946$]) = 5464 В/м .
Проекция E
2 на ось OX : E
2x = |E
2|·cos([$947$]) = 4874 В/м .
E
1x + E
2x = 10338 В/м , проверка успешна!
Формулу вычисления напряжённости эл-поля я взял из учебника "Физика в средней школе" АксеновичЛА, РакинаНН.
В решебнике от gigabaza.ru
Ссылка есть такая же формула.