Question

Найдите такое расположение одного протона и двух электронов на одной прямой, при котором потенциальная энергия системы зарядов равна нулю.

Answer 1

ОтветСогласно закону Кулона сила взаимодействия двух точечных зарядов в вакууме пропорциональна их величинам q1 и q2 и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними r. Она направлена вдоль прямой, соединяющей эти заряды. Заряды одного знака отталкиваются, а противоположных знаков – притягиваются. Если заряды помещены в однородную жидкую или газообразную диэлектрическую среду, то сила взаимодействия между ними ослабляется в ε раз, где ε – относительная диэлектрическая проницаемость среды. С учётом этого закон Кулона для силы, действующей на второй заряд со стороны первого, может быть записан в виде (в системе единиц СИ):

F  1 q1q2r, (6.1) 21 40  r2 r

где r – радиус-вектор, проведенный от первого заряда ко второму, ε0 = 8,85∙10-12 Ф/м – электрическая постоянная.

 Взаимодействие неподвижных зарядов осуществляется посредством электрического поля. Его основной количественной характеристикой является вектор напряжённости, который определяется для данной точки поля (r) как отношение силы, действующей на пробный точечный заряд, помещенный в эту точку, к величине заряда qпр:

E(r) = F(r) . (6.2:

Объяснение:

Answer 2

Потенциальная энергия системы зарядов зависит от расстояния между зарядами и их величин. Формула для расчета потенциальной энергии двух точечных зарядов q1 и q2 на расстоянии r друг от друга в вакууме выглядит следующим образом:

$U = \frac{k \cdot |q1 \cdot q2|}{r},$

где:

• $k$ - постоянная Кулона (приближенно равная $8.9875 \times 10^9 \, \text{Н} \cdot \text{м}^2/\text{Кл}^2$),
• $q1$ и $q2$ - величины зарядов,
• $r$ - расстояние между зарядами.

Для того чтобы потенциальная энергия системы зарядов была равна нулю, необходимо, чтобы знаки зарядов и их величины были такими, что их произведение равно нулю:

$q1 \cdot q2 = 0.$

Это означает, что хотя бы один из зарядов должен быть равен нулю.

Поэтому, возможное расположение, при котором потенциальная энергия системы зарядов равна нулю: один заряд равен нулю (например, один из электронов), а другой заряд также равен нулю (например, второй электрон), и они находятся на одной прямой с протоном.