Расчет силы взаимодействия между двумя точечными зарядами в среде с диэлектрической проницаемостью

Этот вопрос относится к разделу электростатики физики. Мы будем использовать закон Кулона для расчета силы взаимодействия между двумя точечными зарядами в среде с диэлектрической проницаемостью. Закон Кулона для силы взаимодействия между двумя зарядами определяется следующим образом:

F = k * |q1 * q2| / (ε * r^2), где:

• F - сила взаимодействия (в ньютонах, Н),
• k = 9 * 10^9 Н·м²/Кл² - электрическая постоянная,
• q1 и q2 - заряды (в кулонах, Кл),
• ε - диэлектрическая проницаемость среды,
• r - расстояние между зарядами (в метрах, м).

Итак, начнем с подстановки известных значений в формулу:

• q1 = -2,1 нКл = -2,1 * 10^-9 Кл,
• q2 = -9 нКл = -9 * 10^-9 Кл,
• r = 9 см = 0,09 м,
• ε = 2,1.

Теперь подставим эти значения в уравнение:

F = (9 * 10^9 Н·м²/Кл²) * |(-2,1 * 10^-9 Кл) * (-9 * 10^-9 Кл)| / (2,1 * (0,09 м)^2).

Сначала рассчитаем произведение зарядов:

|q1 * q2| = |-2,1 * -9| * 10^-18 Кл² = 18,9 * 10^-18 Кл² = 1,89 * 10^-17 Кл².

Далее, посчитаем (0,09 м)^2:

(0,09 м)^2 = 0,0081 м².

Теперь подставляем эти значения в формулу:

F = (9 * 10^9 Н·м²/Кл²) * (1,89 * 10^-17 Кл²) / (2,1 * 0,0081 м²).

Сначала умножим:

9 * 10^9 * 1,89 * 10^-17 = 1,701 * 10^-7 Н·м²/Кл².

Теперь делим на (2,1 * 0,0081 м²):

2,1 * 0,0081 = 0,01701.

Теперь находим силу:

F = 1,701 * 10^-7 / 0,01701 ≈ 1,00 * 10^-5 Н.

Чтобы перевести в микроньютоны (мкН), нужно умножить на 10^6, так как 1 мкН = 10^-6 Н:

F ≈ 10,0 мкН.

Таким образом, сила взаимодействия между двумя зарядами составляет приблизительно 10 мкН.