Một hệ gồm ba điện tích điểm dương q giống nhau và một điện tích điểm \(Q\) nằm cân bằng. Biết ba điện tích q nằm ở ba đỉnh của một tam giác đều. Xác định dấu, độ lớn của điện tích (theo q) và vị trí của điện tích điểm \(Q\).
Một hệ gồm ba điện tích điểm dương q giống nhau và một điện tích điểm \(Q\) nằm cân bằng. Biết ba điện tích q nằm ở ba đỉnh của một tam giác đều. Xác định dấu, độ lớn của điện tích (theo q) và vị trí của điện tích điểm \(Q\).
Quảng cáo
Trả lời:
Giải bởi Vietjack
Thử xét trạng thái cân bằng của điện tích dương q đặt tại một trong ba đỉnh của tam giác đều ABC (cạnh a, đỉnh C chẳng hạn). Lực đẩy của các điện tích q đặt tại hai đỉnh còn lại của tam giác lên điện tích đặt tại C có độ lớn là: \(F = \frac{{{q^2}}}{{4\pi {\varepsilon _0}{a^2}}}\)
Hợp lực \({{\rm{\vec F}}_{\rm{d}}}\) của hai lực này có phương nằm trên đường phân giác của góc C, chiều hướng ra ngoài tam giác, độ lớn: \({F_d} = F\sqrt 3 = \frac{{{q^2}}}{{4\pi {\varepsilon _0}{a^2}}}\sqrt 3 \)(1)
Muốn điện tích đặt tại C nằm cân bằng thì phải có một lực hút cân bằng với lực đẩy \({{\rm{\vec F}}_d}\). Điện tích Q do đó phải trái dấu với các điện tích q (Q phải mang điện tích âm) và phải nằm trên đường phân giác của góc C. Tương tự, muốn cho các điện tích q đặt tại các đỉnh A và B nằm cân bằng thì điện tích Q phải nằm trên các đường phân giác của góc A và B. Nghĩa là Q phải nằm tại trọng tâm của tam giác đều ABC và khoảng cách r từ Q đến C sẽ là: \(r = \frac{2}{3}a \cdot \frac{{\sqrt 3 }}{2}\)
Độ lớn của lực \({\vec F_h}\) do Q tác dụng lên các điện tích q là: \({F_h} = \frac{{\left| {qQ} \right|}}{{4\pi {\varepsilon _0}{r^2}}}\)(2)
Vì \({F_h} = {F_d}\) nên từ (1) và (2), dễ dàng tính được độ lớn của Q theo q: \(Q = - \frac{q}{{\sqrt 3 }}{\rm{.\;}}\)
Đăng nhập để xem lời giải
Lưu tiến độ và luyện tập hiệu quả hơn. Hoàn toàn miễn phí!
Đang tải chế độ Học...
Dành cho bạn Hot
CÂU HỎI HOT CÙNG CHỦ ĐỀ
Câu 1
Đăng nhập để xem lời giải
Lưu tiến độ và luyện tập hiệu quả hơn. Hoàn toàn miễn phí!
Lời giải
Từ giả thuyết ta vẽ được hình bên.
Khi hệ cân bằng thì tan150 = \(\frac{{\rm{F}}}{{\rm{P}}}\) => F = P.tan150 = mg.tan150 ≈ 26.10-5 N
Câu 2
Đăng nhập để xem lời giải
Lưu tiến độ và luyện tập hiệu quả hơn. Hoàn toàn miễn phí!
Lời giải
Do 1 điện tích mà truyền cho hai quả cầu => điện tích mỗi quả q1 = q2 = 0,5Q
Từ hình ta có sin15 = \(\frac{{\rm{r}}}{{2{\rm{l}}}}\) => r = 2ℓ.sin15 ≈ 5,2 cm
Khi hệ cân bằng thì tan150 = \(\frac{{\rm{F}}}{{\rm{P}}}\) => F = P.tan150 => 9.109.\(\frac{{{{\rm{Q}}^2}}}{{4{{\rm{r}}^2}}}\) = mg.tan15
Hay 9.109.\(\frac{{{{\rm{Q}}^2}}}{{4.0,{{052}^2}}}\) = 0,1.10-3.10.tan15 => Q = 1,8.10-8 C = 18 nC
Câu 3
Đăng nhập để xem lời giải
Lưu tiến độ và luyện tập hiệu quả hơn. Hoàn toàn miễn phí!
Lời giải
Bạn cần đăng ký gói VIP ( giá chỉ từ 250K ) để làm bài, xem đáp án và lời giải chi tiết không giới hạn.
Đăng nhập để xem lời giải
Lưu tiến độ và luyện tập hiệu quả hơn. Hoàn toàn miễn phí!
Lời giải
Bạn cần đăng ký gói VIP ( giá chỉ từ 250K ) để làm bài, xem đáp án và lời giải chi tiết không giới hạn.
Đăng nhập để xem lời giải
Lưu tiến độ và luyện tập hiệu quả hơn. Hoàn toàn miễn phí!
Lời giải
Bạn cần đăng ký gói VIP ( giá chỉ từ 250K ) để làm bài, xem đáp án và lời giải chi tiết không giới hạn.
Đăng nhập để xem lời giải
Lưu tiến độ và luyện tập hiệu quả hơn. Hoàn toàn miễn phí!
Lời giải
Bạn cần đăng ký gói VIP ( giá chỉ từ 250K ) để làm bài, xem đáp án và lời giải chi tiết không giới hạn.
Đăng ký để học cùng Vietjack. Hoàn toàn miễn phí!
Bằng việc đăng ký, bạn đồng ý với Điều khoản sử dụng và Chính sách bảo mật của Vietjack.
Nhắn tin Zalo
Hỏi bài tập