-->
|
|
|
Ãëàâà 1. Ýëåêòðîñòàòèêà § 1.6. Ïðèìåðû ðåøåíèÿ çàäà÷ (îêîí÷àíèå)Çàäà÷à 4 âåðøèíàõ êâàäðàòà ðàñïîëîæåíû îäèíàêîâûå çàðÿäû q. Êàêîé çàðÿä q0 íàäî ïîìåñòèòü â öåíòðå êâàäðàòà, ÷òîáû ñèñòåìà íàõîäèëàñü â ðàâíîâåñèè?
Ðåøåíèå. Èñêîìûé çàðÿä q0 äîëæåí ê ïðèòÿãèâàòü çàðÿäû q, ðàñïîëîæåííûå â âåðøèíàõ êâàäðàòà, êîìïåíñèðóÿ èõ âçàèìíîå îòòàëêèâàíèå. Ïîýòîìó çíàêè çàðÿäîâ q0 è q ïðîòèâîïîëîæíû. Ïðè ëþáîì çíà÷åíèè çàðÿäà q0 îí áóäåò íàõîäèòüñÿ â ðàâíîâåñèè, òàê êàê ðàñïîëîæåí â öåíòðå ñèììåòðèè êâàäðàòà, è ñèëû, äåéñòâóþùèå íà íåãî ñî ñòîðîíû çàðÿäîâ, ðàñïîëîæåííûõ â âåðøèíàõ êâàäðàòà, êîìïåíñèðóþòñÿ. Çàðÿäû, ðàñïîëîæåííûå â âåðøèíàõ êâàäðàòà, áóäóò íàõîäèòüñÿ â ðàâíîâåñèè, êîãäà ñóììû äåéñòâóþùèõ íà íèõ ñèë ðàâíû íóëþ. Ðàññìîòðèì, íàïðèìåð, óñëîâèå ðàâíîâåñèÿ çàðÿäà, ðàñïîëîæåííîãî â òî÷êå D (ðèñ. 1.14). Íà ýòîò çàðÿä äåéñòâóþò ñèëû îòòàëêèâàíèÿ
 ïðîåêöèÿõ íà îñü X ýòî ðàâåíñòâî ïðèìåò âèä: F4 + F3cos α - F4cos α = 0, (1.6.2) ãäå α = 45 , a Äëÿ íàõîæäåíèÿ ìîäóëåé ñèë íåîáõîäèìî çíàòü ðàññòîÿíèÿ ìåæäó çàðÿäàìè. Îáîçíà÷èì äëèíó ñòîðîíû BD êâàäðàòà ÷åðåç à, òîãäà
Ïîäñòàâëÿÿ ýòè ñèëû â óðàâíåíèå (1.6.2), ïîëó÷èì:
Ó÷èòûâàÿ, ÷òî çàðÿäû q è q0 äîëæíû èìåòü ïðîòèâîïîëîæíûå çíàêè, ïîëó÷èì:
Çàäà÷à 5Òîíêîå ïðîâîëî÷íîå êîëüöî ðàäèóñîì Ä íåñåò ýëåêòðè÷åñêèé çàðÿä q.  öåíòðå êîëüöà ðàñïîëîæåí îäíîèìåííûé ñ q çàðÿä Q, ïðè÷åì Q » q. Îïðåäåëèòå ñèëó, ðàñòÿãèâàþùóþ êîëüöî. Ðåøåíèå. 1-é ñïîñîá. Òàê êàê Q » q, òî âçàèìîäåéñòâèåì ìåæäó îòäåëüíûìè ýëåìåíòàìè êîëüöà ìîæíî ïðåíåáðå÷ü. Âûäåëèì ìàëûé ýëåìåíò êîëüöà äëèíîé Δl = RΔα (ðèñ. 1.15, î). Ñî ñòîðîíû çàðÿäà Q íà íåãî äåéñòâóåò ñèëà
Ñèëû íàòÿæåíèÿ
Ïîäñòàâëÿÿ â (1.8.3) çíà÷åíèÿ
2-é ñïîñîá. Íà êàæäûé ýëåìåíò êîëüöà äëèíîé Alt (ðèñ. 1.16) äåéñòâóåò ýëåìåíòàðíàÿ ñèëà
Ãåîìåòðè÷åñêàÿ ñóììà ýëåìåíòàðíûõ ñèë, äåéñòâóþùèõ íà ïîëóêîëüöî, óðàâíîâåøèâàåòñÿ âîçíèêàþùèìè ñèëàìè íàòÿæåíèÿ êîëüöà (ñì. ðèñ. 1.16):
|
|
|