三个相同的点电荷,每个质量m = 0.10kg,充电q挂在三根弦上。如果左右弦的长度为L = 30 cm,垂直角度为θ= 45 .0°,则电荷q的值是多少?

三个相同的点电荷,每个质量m = 0.10kg,充电q挂在三根弦上。如果左右弦的长度为L = 30 cm,垂直角度为θ= 45 .0°,则电荷q的值是多少?
Anonim

问题中描述的情况如上图所示。

让每个点的费用(A,B,C)为 ##QC

#Delta OAB,/ _ OAB = 1/2(180-45)= 67.5 ^ @#

所以 #/_CAB=67.5-45=22.5^@#

#/ _ AOC = 90 ^ @#

所以 #AC ^ 2 = OA ^ 2 + OC ^ 2 = 2L ^ 2#

#=> R ^ 2 = 2L ^ 2#

对于 #Delta OAB,#

#AB ^ 2 = OA ^ 2 + OB ^ 2-2OA * OBcos45 ^ @#

#=> R ^ 2 = L ^ 2 + L ^ 2-2L ^ 2xx1 / SQRT2 = L ^ 2(2-SQRT2)#

现在部队在A上行动

B上的电气排斥力

#F = k_eq ^ 2 / R ^ 2#

C上的电气排斥力

#F_1 = k_eq ^ 2 / R ^ 2#

哪里 #k_e =“Coulomb's const”= 9xx10 ^ 9Nm ^ 2C ^ -2#

#F / F_1 = R ^ 2 / R ^ 2 = SQRT2 /(2-SQRT2)=(SQRT2(2 + SQRT2))/((2 + SQRT2)(2- SQRT2))#

#=(2sqrt2 + 2)/ 2 = SQRT2 + 1#

#T =“字符串紧张”#

考虑到作用于A的力的平衡,我们可以写

对于A上的垂直力

#Tcos45 + Fsin22.5 =毫克#

#=> T / SQRT2 =毫克-Fsin22.5 …….. 1#

对于A上的水平力

#Tsin45 = Fcos22.5 + F_1#

#=> T / SQRT2 = Fcos22.5 + F_1 …….. 2#

比较1和2我们得到

#Fcos22.5 + F_1 =毫克-Fsin22.5#

#=> Fcos22.5 + Fsin22.5 + F_1 =毫克#

#=> F(cos22.5 + sin22.5)+ F_1 =毫克#

#=> F(sqrt(cos ^ 2 22.5 + sin ^ 2 22.5 + 2sin22.5xxcos22.5))+ F_1 = mg#

#=> F(SQRT(1 + sin45))+ F_1 =毫克#

#=> F(SQRT(1 + 1 / SQRT2))+ F_1 =毫克#

#=> F(SQRT((2 + SQRT2)/ SQRT2))+ F_1 =毫克#

#=> F_1xx(SQRT2 + 1)(SQRT((2 + SQRT2)/ SQRT2))+ F_1 =毫克#

#=> F_1 (SQRT2 + 1)(SQRT((2 + SQRT2)/ SQRT2))+ 1 = 0.1xx9.81#

#=> F_1xx6.47 = 0.1xx9.81#

#=> k_eq ^ 2 / R ^ 2 =(0.1xx9.81)/6.47

#=> Q = Rxxsqrt(0.152 / k_e)#

#=> Q = sqrt2Lxxsqrt(0.152 / k_e)#

#=> Q = sqrt2xx0.3xxsqrt(0.152 /(9xx10 ^ 9))C = 1.74muC#