Задача по электродинамике №131

Две заряженные частицы помещены в однородное электрическое поле напряженностью E  . Частица массой m  несет отрицательный заряд − q  , а частица массой M  – положительный заряд Q  . На каком расстоянии d  друг от друга нужно расположить частицы, чтобы при их движении из состояния покоя расстояние между частицами оставалось неизменным?

PIC

Частицы расположены на одной силовой линии электрического поля (см. рисунок). При этом сила F1  , действующая на заряд со стороны поля − q  действует влево, сила F2  , действующая на заряд Q  со стороны поля действует вправо, при этом заряды притягиваются с силой f  .

PIC

Силы F1  и F2  равны:

F1 = qE, F2 = QE.

А сила взаимодействия зарядов:

    kqQ f = d2-.

Так как расстояние между частицами по условию должно оставаться неизменным, то они движутся с одинаковым ускорением a.  Запишем второй закон Ньютона для каждой из частиц:

⃗F1+ ⃗f1 = m ⃗a F⃗2 +f⃗2 =M ⃗a,

при этом по третьему закону Ньютона f1 = f2 = f  . Спроецируем на горизонтальную ось:

−qE + kqQ-= ma  QE − kqQ-= Ma.       d2              d2

Домножим первое уравнение на M  , а второе на m

         kqQ-                 kqQ-- −MqE + M  d2 = Mma   mQE  − m d2 = mMa.

вычтем из первого второе:

                                                               ∘ ------------ − MqE + M kqQ2-− mQE + m kq2Q-= 0⇒ kqQ2-(m+ M )= E (mQ  +Mq )⇒  d=   kqQ(M-+-m)-            d             d        d                              E(mQ + Mq )
Оцените статью
Я решу все!