сайты - меню - вход - но­во­сти


Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип 11 № 80
i

В ва­ку­у­ме в вер­ши­нах пра­виль­но­го тре­уголь­ни­ка на­хо­дят­ся 3 не­боль­ших оди­на­ко­вых ме­тал­ли­че­ских ша­ри­ка. Ша­ри­ки по­очерёдно по од­но­му разу со­еди­ня­ют тон­ким про­во­дом с удалённым про­вод­ни­ком, по­тен­ци­ал ко­то­ро­го под­дер­жи­ва­ет­ся по­сто­ян­ным. В ре­зуль­та­те на пер­вом ша­ри­ке ока­зы­ва­ет­ся заряд Q1  =  4 мкКл, на вто­ром заряд Q2  =  3 мкКл. Какой заряд ока­жет­ся на тре­тьем ша­ри­ке?

 

Ответ вы­ра­зить в мкКл и за­пи­сать в виде числа без про­бе­лов, без еди­ниц из­ме­ре­ния и каких-либо зна­ков, с точ­но­стью двух чисел после за­пя­той, на­при­мер, «5,62».

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

При со­еди­не­нии пер­во­го ша­ри­ка с уда­лен­ным про­вод­ни­ком, по­тен­ци­ал ко­то­ро­го под­дер­жи­ва­ет­ся по­сто­ян­ным и рав­ным  \varphi , на шарик пе­ре­хо­дит заряд Q1 такой, при ко­то­ром по­тен­ци­ал ша­ри­ка также будет равен  \varphi = дробь: чис­ли­тель: Q_1, зна­ме­на­тель: 4 Пи эп­си­лон _0r конец дроби , где r  — ра­ди­ус ша­ри­ка. (1)

При со­еди­не­нии вто­ро­го ша­ри­ка с уда­лен­ным про­вод­ни­ком на него пе­ре­хо­дит заряд Q2, опре­де­ля­е­мый усло­ви­ем

 дробь: чис­ли­тель: Q_1, зна­ме­на­тель: 4 Пи эп­си­лон _0a конец дроби плюс дробь: чис­ли­тель: Q_2, зна­ме­на­тель: 4 Пи эп­си­лон _0r конец дроби = \varphi , где a — сто­ро­на тре­уголь­ни­ка. (2)

При этом  дробь: чис­ли­тель: Q_1, зна­ме­на­тель: 4 Пи эп­си­лон _0a конец дроби   — по­тен­ци­ал поля, со­здан­но­го пер­вым ша­ри­ком в той вер­ши­не тре­уголь­ни­ка, в ко­то­рой на­хо­дит­ся вто­рой заряд.

После со­еди­не­ния с про­вод­ни­ком тре­тье­го ша­ри­ка вы­пол­ня­ет­ся со­от­но­ше­ние:

 дробь: чис­ли­тель: Q_1, зна­ме­на­тель: 4 Пи эп­си­лон _0a конец дроби плюс дробь: чис­ли­тель: Q_2, зна­ме­на­тель: 4 Пи эп­си­лон _0a конец дроби плюс дробь: чис­ли­тель: Q_3, зна­ме­на­тель: 4 Пи эп­си­лон _0r конец дроби = \varphi

От­ку­да по­лу­ча­ем, что Q_3=4 Пи эп­си­лон _0r левая круг­лая скоб­ка \varphi минус дробь: чис­ли­тель: Q_1 плюс Q_2, зна­ме­на­тель: 4 Пи эп­си­лон _0a пра­вая круг­лая скоб­ка конец дроби . (3)

Вы­ра­жа­ем r и a из урав­не­ний (1) и (2):

r= дробь: чис­ли­тель: Q_1, зна­ме­на­тель: 4 Пи эп­си­лон _0 \varphi конец дроби и a= дробь: чис­ли­тель: Q_1 в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: левая круг­лая скоб­ка Q_1 минус Q_2 пра­вая круг­лая скоб­ка 4 Пи эп­си­лон _0 \varphi конец дроби .

Под­ста­вив эти вы­ра­же­ния в урав­не­ние (3), на­хо­дим

Q_3= дробь: чис­ли­тель: Q_1 в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: Q_2 конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 16 умно­жить на 10 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус 12 пра­вая круг­лая скоб­ка , зна­ме­на­тель: 3 умно­жить на 10 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка минус 6 пра­вая круг­лая скоб­ка конец дроби \approx5,33мкКл.

Ответ: 5,33.

Классификатор: Элек­тро­ди­на­ми­ка. По­тен­ци­ал элек­три­че­ско­го поля