Равновесие зарядов (окончание)

9. Поместим в центр квадрата ещё один заряд Q.

а) Будет ли заряд Q находиться в равновесии, если заряды q в углах квадрата закреплены? Зависит ли это от знака и модуля заряда Q?

б) При каком знаке заряда Q заряды q в углах квадрата могут находиться в равновесии, если они не закреплены?

в) Чему равна и как направлена равнодействующая сил, приложенных к одному из зарядов q со стороны двух ближайших к нему зарядов q?

г) Чему равна и как направлена сила, действующая на один из зарядов q со стороны наиболее удалённого от него заряда q?

д) Чему равна и как направлена равнодействующая сил, приложенных к одному из зарядов q со стороны всех остальных зарядов q?

е) Чему равна и как направлена сила, действующая на один из зарядов q со стороны заряда Q, расположенного в центре квадрата?

ж) При каком соотношении между зарядами q и Q все заряды будут находиться в равновесии? Изменится ли это соотношение, если сторону квадрата увеличить в 2 раза?

Отметим, что равновесие зарядов будет неустойчивым. Это — частное проявление общей закономерности: любая система электрических зарядов не может находиться в положении устойчивого равновесия под действием только электрических сил¹.

¹ Доказательство этого факта выходит за рамки нашего курса.

Но если на заряженные тела действуют и другие силы, то равновесие тел может быть устойчивым. Например, устойчивым является равновесие двух подвешенных на нитях шариков, рассмотренное ранее в этом параграфе, потому что на каждый заряженный шарик, кроме сил электрического взаимодействия, действуют ещё сила тяжести и сила натяжения нити.

Рассмотрим случай, когда несколько зарядов могут находиться в положении устойчивого равновесия.

10. Четыре одинаковых заряда q находятся в вершинах квадрата со стороной d и удерживаются связывающими их нитями (рис. 55.4). Обозначим модуль силы натяжения нити Т.

Рис. 55.4

а) Чему равна и как направлена равно- действующая сил, приложенных к одному из зарядов со стороны остальных трёх зарядов?

б) Чему равна и как направлена равнодействующая сил натяжения нитей, приложенных к одному из зарядов?

в) Выразите Т через q и d.

г) Чему равна сила натяжения нити, если известно, что ближайшие два заряда отталкиваются с силой 2 мН?

<<< К началу