Fire afgifter er anbragt i kvadratens hjørner med en side på 5 cm. Afgifterne er: 1, -1, 2 -2 xx 10 ^ (- 8) C. Hvad er det elektriske felt i midten af cirklen?

Fire afgifter er anbragt i kvadratens hjørner med en side på 5 cm. Afgifterne er: 1, -1, 2 -2 xx 10 ^ (- 8) C. Hvad er det elektriske felt i midten af cirklen?
Anonim

Svar:

#vec (E _ ("Net")) = 7.19xx10 ^ 4 * sqrt (2) j = 1.02xx10 ^ 5j #

Forklaring:

Dette kan løses let, hvis vi først fokuserer på fysikken. Så hvad fysikken her?

Nå skal vi se i øverste venstre hjørne og nederste højre hjørne af pladsen (# q_2 og q_4 #). Begge gebyrer ligger på samme afstand fra centrum, således at netfeltet i centrum svarer til en enkelt ladning q af # -10 ^ 8 C # nederst til højre. Lignende argumenter for # q_1 og q_3 # føre til den konklusion, at # q_1 og q_3 # kan erstattes af en enkelt afgift på # 10 ^ -8 C # øverst til højre.

Lad os nu finde afstanden til adskillelse # R #.

#r = a / 2 sqrt (2); r ^ 2 = a ^ 2/2 #

Feltstørrelsen er givet af:

# | E_q | = kq / r ^ 2 _ (r2 2 = a ^ 2/2) = 2 (kq) / a ^ 2 #

og for # Q = 2q; | E_ (2q) | = 2 | E_q | = 4 (kq) / a ^ 2 #

#vec (E _ ("tot")) = E_ (q) (farve (blå) (cos (-45) i + sin (-45) j)) +2 + sin (45) j)) + (farve (grøn) (cos (225) i + sin (225) j)) + 2 (farve (lilla) (cos (135) i + sin (135) j)) = #

# sq (2) / 2i - sqrt (2) / 2j)) +2 (farve (rød) (sqrt (2) / 2 i + sqrt (2) / 2 j)) + (farve (grøn) (- sqrt (2) / 2 i - sqrt (2) / 2j)) + 2 / 2 i + sqrt (2) / 2j)) # I-komponenten annullerer og vi er tilbage med: #vec (E _ ("Net")) = E_ (q) * sqrt (2) j #

Beregn #E_ (q) = 2 (KQ) / a ^ 2; k = 8.99xx10 ^ 9; q = 10 ^ -8; a ^ 2 = (5/100) ^ 2 #

#E_ (q) = 2 * (8.99xx10 ^ 9 * 10 ^ -8) / (5/100) ^ 2 = 7.19xx10 ^ 4 N / C #

#vec (E _ ("Net")) = 7.19xx10 ^ 4 * sqrt (2) j = 1.02xx10 ^ 5j #