Edits to “Условие”, “Решение”, “Ответ”

emixter edited
revision #14173 parent #14172 ← older newer →
@@ -1,11 +1,38 @@
### Условие
−$6.3.29.$ [Вставьте условие задачи]
+$6.3.29.$ По одну сторону от незаряженной металлической плоскости на расстоянии $h$ от нее находятся два одинаковых заряда $Q$. Определите силу, действующую на каждый из зарядов, если расстояние между ними $2h$.
### Решение
−dfgd
+![|1346x938, 50%](../../img/6.3.29/6.3.29.jpg)
−#### Ответ
+Плоскость — проводящая и незаряженная. Чтобы учесть её влияние, используем метод зеркальных зарядов. Заменим влияние плоскости на систему эквивалентной системой из двух мнимых зарядов: для каждого настоящего заряда $Q$, на противоположной стороне плоскости симметрично ставится мнимый заряд $−Q$. Таким образом, мы получаем четыре заряда в вершинах квадрата со стороной $2h$.
−[Вставьте краткий ответ или результат в рамке]
+Рассчитаем силу, действующую на левый заряд $Q$ от всех других зарядов (смотри рисунок). Сила Кулона $\vec F_{1}$, действующая на заряд $Q$ со стороны мнимого симметричного заряда $−Q$ в проекции на ось $Y$, будет:
+
+$$F_{1}=\frac{1}{4\pi\varepsilon_{0}}\cdot \frac{Q^{2}}{4h^{2}}$$
+
+Сила Кулона $\vec F_{2}$, действующая на заряд $Q$ со стороны соседнего заряда $Q$ в проекции на ось $X$, будет:
+
+$$F_{2}=-\frac{1}{4\pi\varepsilon_{0}}\cdot \frac{Q^{2}}{4h^{2}}$$
+
+Сила Кулона $\vec F_{3}$, действующая на заряд $Q$ со стороны мнимого несимметричного заряда $−Q$ будет действовать вдоль диагонали квадрата под углом $\frac{\pi}{4}$ к осям $X$ и $Y$. Расстояние между этими зарядами равно длине диагонали квадрата: $2\sqrt{2}h$. Модуль силы $\vec F_{3}$:
+
+$$F_{3}=\frac{1}{4\pi\varepsilon_{0}}\cdot \frac{Q^{2}}{8h^{2}}$$
+
+Распишем эту силу в проекциях на оси координат:
+
+$$F_{3X}=F_{3}\cos\frac{\pi}{4}=\frac{1}{4\pi\varepsilon_{0}}\cdot \frac{Q^{2}}{8\sqrt{2}h^{2}}$$
+$$F_{3Y}=F_{3}\cos\frac{\pi}{4}=\frac{1}{4\pi\varepsilon_{0}}\cdot \frac{Q^{2}}{8\sqrt{2}h^{2}}$$
+
+Проекция результирующей силы, действующей на заряд $Q$, вдоль оси $X$ будет:
+
+$$F_{X}=F_{3X}+F_{2}=\frac{1}{4\pi\varepsilon_{0}}\cdot \frac{Q^{2}}{8\sqrt{2}h^{2}}-\frac{1}{4\pi\varepsilon_{0}}\cdot \frac{Q^{2}}{4h^{2}}=\frac{Q^{2}}{16\pi\varepsilon_{0}h^{2}}\cdot \left( \frac{1}{2\sqrt{2}}-1 \right)$$
+
+Проекция результирующей силы, действующей на заряд $Q$, вдоль оси $Y$ будет:
+
+$$F_{Y}=F_{3Y}+F_{1}=\frac{1}{4\pi\varepsilon_{0}}\cdot \frac{Q^{2}}{8\sqrt{2}h^{2}}+\frac{1}{4\pi\varepsilon_{0}}\cdot \frac{Q^{2}}{4h^{2}}=\frac{Q^{2}}{16\pi\varepsilon_{0}h^{2}}\cdot \left( \frac{1}{2\sqrt{2}}+1 \right)$$
+
+#### Ответ
+
+$F=\frac{3Q^{2}}{32\pi\varepsilon_{0}h^{2}}$