Физика, 10 класс, контрольная работа 3, электростатика, вариант 2, задача 4, с пояснениями

q=q1+q2

q1= удельная теплота плавления льда*m, m- масса льда в кг, m=0,02кг

q2=c*m*(t2-t1), t1=0, c=4200

q1=6640 дж

q2=840 дж

q=6640+840=7480 дж

решение

переводим в си 18 км/ч = 5 м/с

механическая работа равна:

вт

ответ: n=5 квт.

отметим заряды как q1, q2. неизвестный заряд (помещённый) - q3. расстояния: от q1 до  q2 - r, от q1 до  q3 - r1.

если система в равновесии, то силы, действующие на шарик, равны.

отсюда:

k*q1*q3/r1^2=k*q2*q3/(r-r1)^2;

q1/q2=r1^2/(r-r1)^2;

r1/(r-r1)=(q1/q2)^(1/2);

r-r1=r1*(q2/q1)^(1/2);

r=r1(1+(q2/q1)^(1/2));

r1=r/(1+(q2/q1)^(1/2));

проверку единиц измерения делать не буду.

r1=0,04/(1+(1/9)^(1/2))=4/(40/3)=0,03 м, т.е. 3 см.

ответ: поместить надо в расстоянии 3 см от более заряженного шарика и в 1 см от менее заряженного.

w = cu^2/2

напряжение:

u = e*d = 5*10^3 в

найдем емкость конденсатора:

с = е0*s/d = 8,85*10^(-12)*0,02/0,01 = 17,7*10^(-12) ф

находим энергию поля:

w = 17,7*10^(-12)*25*10^(6) /2 = 200 мкдж (примерно)