Vier Ladungen befinden sich an den Ecken des Quadrats mit einer Seitenlänge von 5 cm. Die Ladungen sind: 1, -1, 2 -2 xx 10 ^ (- 8) C. Was ist das elektrische Feld im Zentrum des Kreises?

Vier Ladungen befinden sich an den Ecken des Quadrats mit einer Seitenlänge von 5 cm. Die Ladungen sind: 1, -1, 2 -2 xx 10 ^ (- 8) C. Was ist das elektrische Feld im Zentrum des Kreises?
Anonim

Antworten:

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

Erläuterung:

Dies kann leicht gelöst werden, wenn wir uns zuerst auf die Physik konzentrieren. SO was ist die Physik hier?

Nun sehen wir in der oberen linken Ecke und in der rechten unteren Ecke des Platzes (# q_2 und q_4 #). Beide Ladungen befinden sich im gleichen Abstand von der Mitte, daher entspricht das Nettofeld in der Mitte einer einzelnen Ladung q von # -10 ^ 8 C # in der rechten unteren Ecke. Ähnliche Argumente für # q_1 und q_3 # zu dem Schluss führen, dass # q_1 und q_3 # kann durch eine einzige Ladung von ersetzt werden # 10 ^ -8 C # in der rechten oberen Ecke.

Lassen Sie uns nun den Abstand der Trennung bestimmen # r #.

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

Die Feldgröße ist gegeben durch:

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

und für die # q = 2q; | E_ (2q) | = 2 | E_q | = 4 (kq) / a ^ 2 #

#vec (E _ ("tot")) = E_ (q) (Farbe (blau) (cos (-45) i + sin (-45) j)) +2 (Farbe (rot) (cos (45) i + sin (45) j)) + (Farbe (grün) (cos (225) i + sin (225) j)) + 2 (Farbe (lila) (cos (135) i + sin (135) j)) = #

#vec (E _ ("Net")) = E_ (q) (Farbe (blau) (sqrt (2) / 2i - sqrt (2) / 2j)) +2 (Farbe (rot) (sqrt (2) / 2 i + Quadrat (2) / 2) j)) + (Farbe (grün) (- Quadrat (2) / 2 i - Quadrat (2) / 2j)) + 2 (Farbe (lila) (- Quadrat (2) / 2 i + sqrt (2) / 2j)) # Die i-Komponente wird aufgehoben und wir bleiben übrig mit: #vec (E _ ("Net")) = E_ (q) * sqrt (2) j #

Berechnen #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 #