Физика 10 класс

Для определения силы взаимодействия между двумя зарядами можно использовать закон Кулона. Формула для силы взаимодействия между двумя точечными зарядами:
F = k * (q1 * q2) / r^2,

где F - сила взаимодействия, k - постоянная Кулона (k = 9 * 10^9 Н * м^2 / Кл^2), q1 и q2 - заряды зарядов, r - расстояние между зарядами.

В данном случае q1 = q2 = 2,0 * 10^-8 Кл и r = 10 см = 0,1 м.

Подставляем значения в формулу:

F = (9 * 10^9 Н * м^2 / Кл^2) * ((2,0 * 10^-8 Кл) * (2,0 * 10^-8 Кл)) / (0,1 м)^2,

Упрощаем:

F = (9 * 10^9 Н * м^2 / Кл^2) * (4,0 * 10^-16 Кл^2) / 0,01 м^2,

F = 4 * 9 * 10^(-8-2) * 10^(-16+2-2) * 10^2 м*м^2/с^2/Кл,

F = 36 * 10^(-8-2-2) м*м^2/с^2.

Получили силу взаимодействия между зарядами.

В данном случае известны сила взаимодействия и заряды зарядов. Мы можем использовать формулу для силы взаимодействия и решить уравнение относительно расстояния между зарядами.
F = k * (q1 * q2) / r^2.

Подставляем значения в формулу:

7,2 * 10^-6 Н = (9 * 10^9 Н * м^2 / Кл^2) * ((2,0 * 10^-8 Кл) * (-3,0 * 10^-8 Кл)) / r^2,

Упрощаем:

7,2 * 10^-6 = (9 * 2 * 3) * 10^(-8-8) * 10^(-8+(-8)+2) * 10^2 / r^2,

7,2 = 54 * 10^(-16+2) / r^2,

7,2 = 54 * 10^-14 / r^2,

r^2 = 54 * 10^-14 / 7,2,

r^2 = 7,5 * 10^-14.

Извлекаем квадратный корень:

r ≈ √(7,5 * 10^-14).

Полученное значение будет расстоянием между зарядами в вакууме.

Чтобы третий заряд находился в равновесии между двумя закрепленными зарядами, он должен быть помещён на таком расстоянии от каждого из закрепленных зарядов, чтобы силы взаимодействия между зарядами были равны и противоположно направлены.
Формула для силы взаимодействия между точечными зарядами:

F = (k * (q1 * q3)) / r1^2 = (k * (q2 * q3)) / r2^2,

где F - сила взаимодействия между третьим зарядом и каждым из закрепленных зарядов, k - постоянная Кулона, q1 и q2 - заряды закрепленных зарядов, q3 - заряд третьего заряда, r1 и r2 - расстояния от каждого из закрепленных зарядов до третьего заряда.

В данном случае q1 = 4,0 * 10^-8 Кл, q2 = 1,2 * 10^-8 Кл и r1 = r2 = 16 см = 0,16 м.

Подставляем значения в формулу:

(k * (4,0 * 10^-8 Кл * q3)) / (0,16 м)^2 = (k * (1,2 * 10^-8 Кл * q3)) / (0,16 м)^2,

(k * (4,0 * 10^-8 Кл * q3)) = (k * (1,2 * 10^-8 Кл * q3)),

4,0 * 10^-8 Кл * q3 = 1,2 * 10^-8 Кл * q3,

Таким образом, третий заряд должен быть помещён на расстоянии 16 см от каждого из закрепленных зарядов, чтобы находиться в равновесии.