Министерство науки и высшего образования Российской Федерации



Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

Санкт-Петербургский горный университет

Кафедра общей и технической физики

Расчетно-графическая работа

Вариант № 15
По дисциплине: Физика

(наименование учебной дисциплины, согласно учебному плану)

Тема работы: Расчётно графическая работа на тему: «Сила Кулона»

Выполнил: студент гр. МО-22 Отрущнеков В. А.

(шифр группы) (подпись) (Ф.И.О)

Оценка:

Дата:

Проверил

преподаватель работы: доцент Фицак А.А.

(должность) (подпись) (Ф.И.О)

Санкт-Петербург

2023


Формулировка задания. На рис. 1.5. представлена решётка с ячейкой в форме квадрата. Сторо­на квадрата равна а=0,1 м. Узлы решётки пронумерованы.

В узлах 2,5,7 расположены точечные заряды величина которых , . В остальных точках заряды отсутствуют.

1. 
   Определить: результирующую силу , действующую со стороны этих точечных зарядов , , на заряд , помещённый в точку 6 электрического поля.
   
2. 
   Выполнить: схематиче­ский рисунок с указанием сил, действующих со стороны электриче­ского поля каждого заряда, и результирующей силы заданной сис­темы зарядов.
   

---

Теоретические основы работы:

Электростатическое поле — поле, созданное неподвижными в пространстве и неизменными во времени электрическими зарядами.

Электрический заряд — это физическая скалярная величина, определяющая способность тел быть источником электромагнитных полей и принимать участие в электромагнитном взаимодействии.

Точечный заряд — заряд, размерами носителя которого по сравнению с расстоянием, на котором рассматривается электростатическое взаимодействие, можно пренебречь.

Закон сохранения электрического заряда:

В замкнутой системе алгебраическая сумма зарядов всех частиц остаётся неизменной:
q₁ + q₂ + q₃ + ... + q_n = const,

где q₁, q₂ и т.д. – заряды частиц.

Закон сохранения заряда справедлив для замкнутой системы, в которую не входят извне и из которой не выходят наружу заряженные частицы.

Закон Кулона: Сила электростатического взаимодействия между двумя точечными электрическими зарядами прямо пропорциональна произведению величин зарядов, обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними и направлена вдоль соединяющей их прямой так, что одноименные заряды отталкиваются, а разноимённые притягиваются:

, где

- величина зарядов, ;

- расстояние между зарядами, ;

- коэффициент пропорциональности,



где   ≈ 8,854187817·10⁻¹² Ф/м — электрическая постоянная.

В Международной системе СИ за единицу заряда принят 

---

кулон (Кл).

Кулон – это заряд, проходящий за 1 с через поперечное сечение проводника при силе тока 1 А.

Результирующая сила , действующая на заряженное тело, равна векторной сумме сил , действующих на это тело со стороны всех других заряженных тел.

Потенциал поля - это энергетическая характеристика поля, характеризует потенциальную энергию, которой обладал бы положительный единичный заряд, помещённый в данную точку поля.

Единица электрического потенциала - вольт (В).

Физический смысл имеет разность потенциалов поля, так как через нее выражается работа сил поля по перемещению заряда.

Потенциал электрического поля точечного заряда Q в точке:


Расчётная часть:

Выполним схематический рисунок и по этому рисунку запишем векторную сумму сил действующих на точечный заряд .


F₇

F₅

F₂

И так запишем векторную сумму сил, действующих на точечный заряд :

(1)

Запишем выражения для определения модуля кулоновских сил:

,

;

, где - коэффициент пропорциональности, - расстояния соответственно от зарядов , , к заряду

---

. Определим для начала эти расстояния:

1) м;

2) м;

3) м.

Отсюда, так как и , то . Учитывая что векторы и противоположно направлены, то их векторная сумма равна нулю, тогда уравнение (1) будет иметь вид:

.

И так рассчитаем результирующую силу F_рез, действующую на точечный заряд будет:



Проверка размерности искомой величины:



Расчёт:

.

Схематический рисунок с указанием направления результирующей силы :


F_рез


Выводы: в данной расчётно-графической работе определили направление и численное значение результирующей силы , действующей со стороны зарядов , , на заряд величиной , помещённый в точку 6 электрического поля; выполнили схематиче­ский рисунок с указанием сил, действующих со стороны электриче­ского поля каждого заряда, и результирующей силы заданной сис­темы зарядов.

---

Смотрите также файлы

• Семинар. Тема Ресурсный потенциал и отраслевая структура мировой экономики. Задание 1.docx

• Теоретические аспекты использования масок и антисептиков Антисептик понятие и сущность Медицинская маска история и сущность.pdf

• Реферат по дисциплине Основы безопасности жизнедеятельности.docx

• Дефектологическое обследование.doc

• Отчет по практической работе 3 по дисциплине Настройка и администрирование сервисного программного обеспечения.docx