Đặt điện tích điểm Q1 = 6.10-8 C tại điểm A và điện tích điểm Q2 = - 2.10-8 C tại điểm B cách A một khoảng bằng 3 cm (Hình 17.5). Hãy xác định những điểm mà cường độ điện trường tại đó bằng 0.
Hãy nhập câu hỏi của bạn vào đây, nếu là tài khoản VIP, bạn sẽ được ưu tiên trả lời.
Đáp án: A
Để cường độ điện trường tại M bằng 0 thì hai vecto E 1 do q1 gây ra và E 2 do q2 gây ra phải ngược chiều và cùng độ lớn nên M nằm trên đường thẳng AB và ngoài đoạn AB
Do |q2| > |q1| nên r1 < r2 => r1 = r2 - AB,
=> và r1 = 10 cm
a) Véc tơ lực tác dụng của điện tích q 1 l ê n q 2 có phương chiều như hình vẽ:
Có độ lớn: F 12 = k . | q 1 . q 2 | A B 2 = 9.10 9 .16.10 − 6 .4.10 − 6 0 , 3 2 = 6 , 4 ( N ) .
b) Các điện tích q 1 v à q 2 gây ra tại C các véc tơ cường độ điện trường E 1 → và E 2 → có phương chiều như hình vẽ:
Có độ lớn: E 1 = k | q 1 | A C 2 = 9.10 9 .16.10 − 6 0 , 4 2 = 9 . 10 5 ( V / m ) ;
E 2 = k | q 2 | B C 2 = 9.10 9 .4.10 − 6 0 , 1 2 = 36 . 10 5 ( V / m ) ;
Cường độ điện trường tổng hợp tại C là:
E → = E 1 → + E 2 → có phương chiều như hình vẽ, có độ lớn:
E = E 1 + E 2 = 9 . 10 5 + 36 . 10 5 - 45 . 10 5 ( V / m ) .
c) Gọi E 1 → và E 2 → là cường độ điện trường do q 1 v à q 2 gây ra tại M thì cường độ điện trường tổng hợp do q 1 v à q 2 gây ra tại M là: E → = E 1 → + E 2 → = 0 → ð E 1 → = - E 2 → ð E 1 → và E 2 → phải cùng phương, ngược chiều và bằng nhau về độ lớn. Để thỏa mãn các điều kiện đó thì M phải nằm trên đường thẳng nối A, B; nằm trong đoạn thẳng AB (như hình vẽ).
Với E 1 ' = E 2 ' ⇒ 9 . 10 9 . | q 1 | A M 2 = 9 . 10 9 . | q 2 | ( A B − A M ) 2
⇒ A M A B − A M = | q 1 | | q 2 | = 2 ⇒ A M = 2. A B 3 = 2.30 3 = 20 ( c m ) .
Vậy M nằm cách A 20 cm và cách B 10 cm.
Các điện tích q 1 v à q 2 gây ra tại M các véc tơ cường độ điện trường là: E 1 → và E 2 → .
Cường độ điện trường tổng hợp tại M là:
E M → = E 1 → + E 2 → = 0 → ð E 1 → = - E 2 → .
Để thoả mãn điều đó thì M phải nằm trên đường thẳng nối A và B, nằm trong đoạn thẳng AB và gần B hơn vì q 1 < q 2 (như hình vẽ).
Khi đó ta có: k | q 1 | A M 2 = k | q 2 | ( A B − A M ) 2
ð A M A B − A M = | q 1 | | q 2 | ð A M 15 − A M = 24.10 − 6 6.10 − 6 = 2
ð AM = 10 (cm); BM = 5 (cm).
Các điện tích q 1 v à q 2 gây ra tại M các véc tơ cường độ điện trường E 1 → và E 2 → . Cường độ điện trường tổng hợp tại M là:
E M → = E 1 → + E 2 → = 0 → ð E 1 → = - E 2 → .
Để thoả mãn điều đó thì M phải nằm trên đường thẳng nối A và B, nằm ngoài đoạn thẳng AB và gần B hơn vì q 2 < q 1 (như hình vẽ).
Khi đó ta có: k | q 1 | ( A B + B M ) 2 = k | q 2 | B M 2
ð B M A B + B M = | q 2 | | q 1 | ð B M 10 + B M = 6.10 − 6 24.10 − 6 = 1 2
ð BM = 10 (cm); AM = 20 (cm).
Ta có: \(\overrightarrow{E_1}+\overrightarrow{E_2}=0\Rightarrow\overrightarrow{E_1}=-\overrightarrow{E_2}\)
Để \(\overrightarrow{E_1}\) ngược chiều \(\overrightarrow{E_2}\) thì điểm M nằm trên đường nối AB và nằm ngoài AB.
Có: \(E_1=E_2\) \(\Leftrightarrow k\dfrac{\left|q_1\right|}{r_1^2}=k\dfrac{\left|q_2\right|}{r_2^2}\) \(\Leftrightarrow\dfrac{4.10^{-8}}{r_1^2}=\dfrac{10^{-8}}{r_2^2}\) \(\Leftrightarrow r_1=2r_2\left(1\right)\)
Vì: \(\left|q_1\right|>\left|q_2\right|\) nên điểm M nằm ngoài AB và gần B hơn.
⇒ r1 - r2 = 6 (2)
Từ (1) và (2) \(\Rightarrow\left\{{}\begin{matrix}r_1=12\left(cm\right)\\r_2=6\left(cm\right)\end{matrix}\right.\)
Vậy: Vị trí cường độ điện trường bằng 0 cách q1 12cm, cách q2 6cm.
Để lực tổng hợp tác dụng lên điện tích bằng q0=0 thì \(\overrightarrow{F_{10}}+\overrightarrow{F_{20}}=\overrightarrow{0}\)
\(\Rightarrow\left\{{}\begin{matrix}\overrightarrow{F_{10}}\uparrow\downarrow\overrightarrow{F_{20}}\\F_{10}=F_{20}\end{matrix}\right.\)
Ta có \(MB-MA=r_1-r_2=10\) (1)
Mà \(F_{10}=F_{20}\Rightarrow k\cdot\dfrac{\left|q_1q_0\right|}{r^2_1}=k\cdot\dfrac{\left|q_2q_0\right|}{r^2_2}\)\(\Rightarrow\dfrac{r_1}{r_2}=2\) (2)
Từ 1 và 2 \(\Rightarrow\left\{{}\begin{matrix}r_1=20cm\\r_2=10cm\end{matrix}\right.\)
\(\Rightarrow\) M cách A 10cm và cách B 20cm
a) Các điện tích q 1 v à q 2 gây ra tại C các véc tơ cường độ điện trường E 1 → và E 2 → có phương chiều như hình vẽ:
Có độ lớn: E 1 = k . | q 1 | A C 2 = 9 . 10 9 . | − 6.10 − 6 | ( 4.10 − 2 ) 2 = 3 , 375 . 10 7 (V/m);
E 2 = k . | q 2 | B C 2 = 9 . 10 9 . | − 8.10 − 6 | ( 8.10 − 2 ) 2 = 1 , 125 . 10 7 (V/m).
Cường độ điện trường tổng hợp tại C do q 1 v à q 2 gây ra là: E → = E 1 → + E 2 → ; có phương chiều như hình vẽ; có độ lớn: E = E 1 - E 2 = 2 , 25 . 10 7 V/m.
b) Các điện tích q 1 v à q 2 gây ra tại D các véc tơ cường độ điện trường E 1 → và E 2 → có phương chiều như hình vẽ:
Có độ lớn: E 1 = k . | q 1 | A D 2 = 9 . 10 9 . | − 6.10 − 6 | ( 15.10 − 2 ) 2 = 0 , 24 . 10 7 (V/m);
E 2 = k . | q 2 | B D 2 = 9 . 10 9 . | − 8.10 − 6 | ( 3.10 − 2 ) 2 = 8 . 10 7 (V/m).
Cường độ điện trường tổng hợp tại D do q 1 v à q 2 gây ra là: E → = E 1 → + E 2 → ; có phương chiều như hình vẽ; có độ lớn: E = E 2 + E 1 = 8 , 24 . 10 7 V/m.
Cường độ điện trường bằng 0 khi:
\(\overrightarrow {{E_1}} + \overrightarrow {{E_2}} = \overrightarrow {{E_3}} = \overrightarrow 0 \Rightarrow \overrightarrow {{E_1}} = - \overrightarrow {{E_2}} \)
\( \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}{E_1} \uparrow \downarrow {E_2}\\{E_1} = {E_2}\end{array} \right.\)
Vì |q1| > |q2| ⇒ Điểm đó thuộc đường thẳng AB và ngoài đoạn AB, gần B hơn (r1>r2)
\( \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}{r_1} - {r_2} = AB\\\frac{{r_1^2}}{{r_2^2}} = \frac{{\left| {{q_1}} \right|}}{{\left| {{q_2}} \right|}}\end{array} \right. \Rightarrow {r_1} = 0,071m;{r_2} = 0,041m\)
Vậy điểm cần tìm cách A 7,1 cm và cách B 4,1 cm.