Точка В находится в середине отрезка АС. Неподвижные точечные заряды \( -q \) и \( -2q \) расположены в точках А и С соответственно (см. рис). Какой заряд надо поместить в точку С взамен заряда \( -2q \), чтобы напряжённость электрического поля в точке В увеличилась в 2 раза?
1) \(-5q \)
2) \(4q \)
3) \(-3q \)
4) \(3q\)
Точка \( B \) находится в середине отрезка \( AC \), на котором расположены два неподвижных точечных заряда \( -q \) в точке \( A \) и \( -2q \) в точке \( C \). Необходимо найти, какой заряд следует поместить в точку \( C \) вместо заряда \( -2q \), чтобы напряжённость электрического поля в точке \( B \) увеличилась в два раза.
Шаг 1. Напряжённости от начальных зарядов
Так как заряды одноимённые и отрицательные, напряжённости электрического поля от каждого заряда направлены к зарядам, и в точке \( B \), находящейся в середине отрезка \( AC \), эти напряжённости будут направлены противоположно друг другу.
Напряжённости, создаваемые зарядами \( -q \) и \( -2q \) в точке \( B \), можно выразить с помощью закона Кулона:
\(E_B = E_C - E_A = \frac{k \cdot 2q}{r^2} - \frac{k \cdot q}{r^2} = \frac{k \cdot q}{r^2}\)
где:
- \( E_B \) — суммарная напряжённость электрического поля в точке \( B \),
- \( k \) — постоянная Кулона,
- \( q \) — величина заряда,
- \( r \) — расстояние между зарядами и точкой \( B \).
Шаг 2. Увеличение напряжённости в 2 раза
Чтобы напряжённость в точке \( B \) увеличилась в два раза, необходимо, чтобы результирующее электрическое поле от новых зарядов в точке \( B \) стало в два раза больше, чем исходное:
\(2 E_B = \frac{k \cdot 3q}{r^2} - \frac{k \cdot q}{r^2} = \frac{k \cdot 2q}{r^2}\)
Это указывает на то, что вместо заряда \( -2q \) в точке \( C \) нужно поместить заряд \( -3q \), чтобы напряжённость увеличилась в два раза.
Ответ: Необходимо поместить заряд \( -3q \) в точку \( C \), чтобы напряжённость электрического поля в точке \( B \) увеличилась в два раза.
Решебник
"Физика - Учебник" по предмету Физика за 10 класс.
Aвторы:
Буховцев Б.Б., Мякишев Г.Я., Сотский Н.Н.
Задание
Точка В находится в середине отрезка АС. Неподвижные точечные заряды \( -q \) и \( -2q \) расположены в точках А и С соответственно (см. рис). Какой заряд надо поместить в точку С взамен заряда \( -2q \), чтобы напряжённость электрического поля в точке В увеличилась в 2 раза? 1) \(-5q \) 2) \(4q \) 3) \(-3q \) 4) \(3q\)