На одной линии, на одинаковом расстоянии друг от друга, размещены положительные точечные заряды +QА и +QВ, а также отрицательный точечный заряд -QС (см. рисунок). При этом, заряды QА и QС имеют одинаковую по модулю величину. Если в таком расположении зарядов напряжённость электрического поля в точке О равна нулю, то каково отношение модуля заряда QВ к модулю заряда QА? Ответ дайте с точностью до сотых.
Подробный ответ:
Для понимания задачи нам нужно использовать принцип суперпозиции. Напряжённость электрического поля в данной точке создаётся всеми зарядами в системе. Если напряжённость в точке О равна нулю, это означает, что сумма электрических полей, создаваемых положительными и отрицательными зарядами, равна нулю.
Мы знаем, что напряжённость электрического поля (Е) вблизи точечного заряда вычисляется по формуле:
E = k * |Q| / r^2
где:
- E — напряжённость электрического поля,
- k — постоянная Кулона (приближенно равна 9 * 10^9 Н·м^2/Кл^2),
- |Q| — модуль заряда,
- r — расстояние от точечного заряда до точки, в которой мы измеряем напряжённость.
Поскольку точки А и В находятся на одинаковом расстоянии от точки О, и заряды QА и QВ равны по модулю, их вклады в создание поля в точке О будут равны. Теперь, чтобы сумма напряжённостей равнялась нулю, заряд -QС должен создать напряжённость равную по величине, но противоположную по направлению.
Таким образом, у нас есть два заряда QА и QВ, которые создают поля в точке О, и заряд -QС, который создаёт поле с противоположным направлением. Поскольку поля от QА и QВ равны, отношение заряда QВ к QА равно отношению поля, создаваемого QС, к полю, создаваемому QА (по величине):
|QВ| / |QА| = |ЕС| / |ЕА|,
где |ЕС| — модуль напряжённости, создаваемой зарядом -QС, и |ЕА| — модуль напряжённости, создаваемой зарядом QА.
Теперь мы знаем, что |Е| = k * |Q| / r^2, поэтому:
|ЕС| / |ЕА| = (k * |QС| / r^2) / (k * |QА| / r^2).
Постоянная Кулона k и расстояние r^2 отменяются, и мы получаем:
|QВ| / |QА| = |QС| / |QА|.
Поскольку условие говорит, что заряды QА и QС равны по модулю, мы можем записать:
|QВ| / |QА| = |QА| / |QА|.
Из этого следует:
|QВ| / |QА| = 1.
Ответ: Отношение модуля заряда QВ к модулю заряда QА равно 1, с точностью до сотых это также 1.