Question
upstudy study bank question image url

ницаемость слоды. 5. Два заряда, находясв в воздухе на расстоянии друг на друга с силой \( 1,2 \cdot 10^{-4} \mathrm{H} \), а в некоторой непроводящцй жндкости на расстоянии \( 0,12 \mathrm{~m} \) с силой \( 1,5 \cdot 10^{-5} \). Какова диэлектрическая проницаемость жидкости? На каком расстоянии друг от друга надо расположить два точечных заряда по \( 5 \cdot 10^{-6} \mathrm{Ki} \), чтобы в керосине скла взаимодействия между ними оказалась равной \( 0,5 \mathrm{H} \) ? Диәлектрическая провицаемость керосина равна 2.

Ask by Cox Phillips. in Russia
Jan 24,2025

Real Tutor Solution

Tutor-Verified Answer

Answer

Диэлектрическая проницаемость жидкости равна 8. Расстояние между зарядами в керосине должно быть около 0,47 метра.

Solution

Решим каждую задачу по очереди. ### Задача 1 **Даны:** - Сила взаимодействия двух зарядов в воздухе: \( F_{\text{воздух}} = 1{,}2 \times 10^{-4} \, \text{Н} \) - Сила взаимодействия тех же зарядов в жидкости на расстоянии \( r = 0{,}12 \, \text{м} \): \( F_{\text{жидкость}} = 1{,}5 \times 10^{-5} \, \text{Н} \) **Требуется:** Найти диэлектрическую проницаемость (\( \varepsilon_r \)) жидкости. **Решение:** Сила взаимодействия зарядов в разных средах связана через диэлектрическую проницаемость: \[ F_{\text{жидкость}} = \frac{F_{\text{воздух}}}{\varepsilon_r} \] Отсюда находим \( \varepsilon_r \): \[ \varepsilon_r = \frac{F_{\text{воздух}}}{F_{\text{жидкость}}} = \frac{1{,}2 \times 10^{-4}}{1{,}5 \times 10^{-5}} = 8 \] **Ответ:** Диэлектрическая проницаемость жидкости равна 8. ### Задача 2 **Даны:** - Заряды: \( q_1 = q_2 = 5 \times 10^{-6} \, \text{Кл} \) - Сила взаимодействия в керосине: \( F = 0{,}5 \, \text{Н} \) - Диэлектрическая проницаемость керосина: \( \varepsilon_r = 2 \) **Требуется:** Найти расстояние \( r \) между зарядами. **Решение:** Используем формулу Кулона с учетом диэлектрической проницаемости: \[ F = \frac{1}{4\pi \varepsilon_0 \varepsilon_r} \cdot \frac{q_1 q_2}{r^2} \] Преобразуем формулу для нахождения \( r \): \[ r = \sqrt{ \frac{1}{4\pi \varepsilon_0 \varepsilon_r} \cdot \frac{q_1 q_2}{F} } \] Подставим численные значения: \[ \varepsilon_0 = 8{,}854 \times 10^{-12} \, \text{Ф/м} \] \[ k = \frac{1}{4\pi \varepsilon_0} \approx 8{,}988 \times 10^{9} \, \text{Н·м²/Кл²} \] \[ k_{\text{керосин}} = \frac{k}{\varepsilon_r} = \frac{8{,}988 \times 10^{9}}{2} = 4{,}494 \times 10^{9} \, \text{Н·м²/Кл²} \] Теперь вычислим расстояние: \[ r = \sqrt{ \frac{4{,}494 \times 10^{9} \times (5 \times 10^{-6})^2}{0{,}5} } = \sqrt{ \frac{4{,}494 \times 10^{9} \times 25 \times 10^{-12}}{0{,}5} } \] \[ r = \sqrt{ \frac{112{,}35 \times 10^{-3}}{0{,}5} } = \sqrt{0{,}2247} \approx 0{,}474 \, \text{м} \] **Ответ:** Расстояние между зарядами должно быть приблизительно \( 0{,}47 \, \text{м} \).

Reviewed and approved by the UpStudy tutoring team

error msg
Explain
Simplify this solution

Extra Insights

Чтобы найти диэлектрическую проницаемость жидкости, можно воспользоваться формулой Кулона. Сила взаимодействия между зарядами в воздухе выражается как: \[ F_{воздух} = \frac{k \cdot |q_1 \cdot q_2|}{r^2}, \] где \( k \) — коэффициент пропорциональности, \( q_1 \) и \( q_2 \) — заряды, \( r \) — расстояние между ними. Если сила в жидкости составляет \( F_{жидкость} \), то выражение становится: \[ F_{жидкость} = \frac{k \cdot |q_1 \cdot q_2|}{\varepsilon \cdot r^2}. \] Отношение сил даёт: \[ \frac{F_{воздух}}{F_{жидкость}} = \varepsilon, \] откуда \( \varepsilon = \frac{1.2 \cdot 10^{-4}}{1.5 \cdot 10^{-5}} = 8 \). Значит, диэлектрическая проницаемость жидкости равна 8. Теперь, чтобы найти расстояние между двумя зарядами в керосине, используем аналогичную формулу, учитывая диэлектрическую проницаемость: \[ F_{керосин} = \frac{k \cdot |q_1 \cdot q_2|}{\varepsilon \cdot r^2}. \] Имея \( F_{керосин} = 0.5 \, \text{H} \) и \( \varepsilon = 2 \): \[ 0.5 = \frac{(8.99 \cdot 10^9) \cdot (5 \cdot 10^{-6})^2}{2 \cdot r^2}. \] После решения уравнения, найдём \( r \approx 0.1 \, \text{m} \).

Latest Physics Questions

Try Premium now!
Try Premium and ask Thoth AI unlimited math questions now!
Maybe later Go Premium
Study can be a real struggle
Why not UpStudy it?
Select your plan below
Premium

You can enjoy

Start now
  • Step-by-step explanations
  • 24/7 expert live tutors
  • Unlimited number of questions
  • No interruptions
  • Full access to Answer and Solution
  • Full Access to PDF Chat, UpStudy Chat, Browsing Chat
Basic

Totally free but limited

  • Limited Solution
Welcome to UpStudy!
Please sign in to continue the Thoth AI Chat journey
Continue with Email
Or continue with
By clicking “Sign in”, you agree to our Terms of Use & Privacy Policy