פתרונות פרקטיקות 1 אלקטרוסטטיקה

מהגדרת השדה החשמלי  «math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mstyle mathsize=¨22px¨»«mover mathcolor=¨#0000FF¨»«mi mathvariant=¨bold¨»E«/mi»«mo mathvariant=¨bold¨»§#8594;«/mo»«/mover»«mo mathvariant=¨bold¨ mathcolor=¨#0000FF¨»=«/mo»«mfrac mathcolor=¨#0000FF¨»«mover»«mi mathvariant=¨bold¨»F«/mi»«mo mathvariant=¨bold¨»§#8594;«/mo»«/mover»«mi mathvariant=¨bold¨»q«/mi»«/mfrac»«/mstyle»«/math»  נקודה בה עוצמת השדה שווה לאפס היא נקודה בה הכוח החשמלי השקול הפועל על מטען בוחן שווה לאפס.

הנקודה בה שקול הכוחות החשמליים שיפעלו על מטען הבוחן יהיה שווה לאפס נמצאת  באזור שבין הלוח למטען הנקודתי.

רק באזור זה הכוחות החשמליים פועלים בכיוונים מנוגדים. 

נסמן את המרחק שבין מטען הבוחן q למטען הנקודתי Q ב «math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mstyle mathsize=¨24px¨»«msub»«mi mathvariant=¨bold¨»r«/mi»«mn mathvariant=¨bold¨»1«/mn»«/msub»«/mstyle»«/math» . 

המרחק «math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mstyle mathsize=¨24px¨»«msub»«mi mathvariant=¨bold¨»r«/mi»«mn mathvariant=¨bold¨»1«/mn»«/msub»«/mstyle»«/math» והוכוחות החשמליים מתוארים באיור הבא:

נכתוב את משוואת התנועה, כאשר מטען הבוחן נמצא בנקודה בה שקול הכוחות הפועלים עליו שווה לאפס.

«math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mstyle mathsize=¨22px¨»«mi mathvariant=¨bold¨ mathcolor=¨#0000FF¨»§#931;F«/mi»«mo mathvariant=¨bold¨ mathcolor=¨#0000FF¨»=«/mo»«mn mathvariant=¨bold¨ mathcolor=¨#0000FF¨»0«/mn»«mspace linebreak=¨newline¨/»«mspace linebreak=¨newline¨/»«msub»«mi mathvariant=¨bold¨ mathcolor=¨#0000FF¨»F«/mi»«mn mathvariant=¨bold¨ mathcolor=¨#0000FF¨»1«/mn»«/msub»«mo mathvariant=¨bold¨ mathcolor=¨#0000FF¨»=«/mo»«msub»«mi mathvariant=¨bold¨ mathcolor=¨#0000FF¨»F«/mi»«mn mathvariant=¨bold¨ mathcolor=¨#0000FF¨»2«/mn»«/msub»«mspace linebreak=¨newline¨/»«mspace linebreak=¨newline¨/»«mfrac mathcolor=¨#0000FF¨»«mrow»«mi mathvariant=¨bold¨»K«/mi»«mo mathvariant=¨bold¨»§#183;«/mo»«msub»«mi mathvariant=¨bold¨»Q«/mi»«mn mathvariant=¨bold¨»1«/mn»«/msub»«mo mathvariant=¨bold¨»§#183;«/mo»«mi mathvariant=¨bold¨»q«/mi»«/mrow»«msup»«msub»«mi mathvariant=¨bold¨»r«/mi»«mn mathvariant=¨bold¨»1«/mn»«/msub»«mn mathvariant=¨bold¨»2«/mn»«/msup»«/mfrac»«mo mathvariant=¨bold¨ mathcolor=¨#0000FF¨»=«/mo»«mi mathvariant=¨bold¨ mathcolor=¨#0000FF¨»E«/mi»«mo mathvariant=¨bold¨ mathcolor=¨#0000FF¨»§#183;«/mo»«mi mathvariant=¨bold¨ mathcolor=¨#0000FF¨»q«/mi»«mspace linebreak=¨newline¨/»«mspace linebreak=¨newline¨/»«mfrac mathcolor=¨#0000FF¨»«mrow»«mi mathvariant=¨bold¨»K«/mi»«mo mathvariant=¨bold¨»§#183;«/mo»«msub»«mi mathvariant=¨bold¨»Q«/mi»«mn mathvariant=¨bold¨»1«/mn»«/msub»«mo mathvariant=¨bold¨»§#183;«/mo»«menclose notation=¨updiagonalstrike¨»«mi mathvariant=¨bold¨»q«/mi»«/menclose»«/mrow»«msup»«msub»«mi mathvariant=¨bold¨»r«/mi»«mn mathvariant=¨bold¨»1«/mn»«/msub»«mn mathvariant=¨bold¨»2«/mn»«/msup»«/mfrac»«mo mathvariant=¨bold¨ mathcolor=¨#0000FF¨»=«/mo»«mfrac mathcolor=¨#0000FF¨»«mi mathvariant=¨bold¨»§#963;«/mi»«mrow»«mn mathvariant=¨bold¨»2«/mn»«mo mathvariant=¨bold¨»§#183;«/mo»«msub»«mi mathvariant=¨bold¨»§#949;«/mi»«mn mathvariant=¨bold¨»0«/mn»«/msub»«/mrow»«/mfrac»«mo mathvariant=¨bold¨ mathcolor=¨#0000FF¨»§#183;«/mo»«menclose mathcolor=¨#0000FF¨ notation=¨updiagonalstrike¨»«mi mathvariant=¨bold¨»q«/mi»«/menclose»«mspace linebreak=¨newline¨/»«mspace linebreak=¨newline¨/»«menclose mathcolor=¨#0000FF¨ notation=¨circle¨»«mfrac»«mrow»«mi mathvariant=¨bold¨»K«/mi»«mo mathvariant=¨bold¨»§#183;«/mo»«msub»«mi mathvariant=¨bold¨»Q«/mi»«mn mathvariant=¨bold¨»1«/mn»«/msub»«/mrow»«msup»«msub»«mi mathvariant=¨bold¨»r«/mi»«mn mathvariant=¨bold¨»1«/mn»«/msub»«mn mathvariant=¨bold¨»2«/mn»«/msup»«/mfrac»«mo mathvariant=¨bold¨»=«/mo»«mfrac»«mi mathvariant=¨bold¨»§#963;«/mi»«mrow»«mn mathvariant=¨bold¨»2«/mn»«mo mathvariant=¨bold¨»§#183;«/mo»«msub»«mi mathvariant=¨bold¨»§#949;«/mi»«mn mathvariant=¨bold¨»0«/mn»«/msub»«/mrow»«/mfrac»«/menclose»«/mstyle»«/math»

נבטא את «math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mstyle mathsize=¨24px¨»«msub»«mi mathvariant=¨bold¨»r«/mi»«mn mathvariant=¨bold¨»1«/mn»«/msub»«/mstyle»«/math» ממשוואת התנועה :

«math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mstyle mathsize=¨22px¨»«mfrac mathcolor=¨#0000FF¨»«mrow»«mi mathvariant=¨bold¨»K«/mi»«mo mathvariant=¨bold¨»§#183;«/mo»«msub»«mi mathvariant=¨bold¨»Q«/mi»«mn mathvariant=¨bold¨»1«/mn»«/msub»«/mrow»«msup»«msub»«mi mathvariant=¨bold¨»r«/mi»«mn mathvariant=¨bold¨»1«/mn»«/msub»«mn mathvariant=¨bold¨»2«/mn»«/msup»«/mfrac»«mo mathvariant=¨bold¨ mathcolor=¨#0000FF¨»=«/mo»«mfrac mathcolor=¨#0000FF¨»«mi mathvariant=¨bold¨»§#963;«/mi»«mrow»«mn mathvariant=¨bold¨»2«/mn»«mo mathvariant=¨bold¨»§#183;«/mo»«msub»«mi mathvariant=¨bold¨»§#949;«/mi»«mn mathvariant=¨bold¨»0«/mn»«/msub»«/mrow»«/mfrac»«mspace linebreak=¨newline¨/»«mspace linebreak=¨newline¨/»«msub»«mi mathvariant=¨bold¨ mathcolor=¨#0000FF¨»r«/mi»«mn mathvariant=¨bold¨ mathcolor=¨#0000FF¨»1«/mn»«/msub»«mo mathvariant=¨bold¨ mathcolor=¨#0000FF¨»=«/mo»«msqrt mathcolor=¨#0000FF¨»«mfrac»«mrow»«mi mathvariant=¨bold¨»K«/mi»«mo mathvariant=¨bold¨»§#183;«/mo»«msub»«mi mathvariant=¨bold¨»Q«/mi»«mn mathvariant=¨bold¨»1«/mn»«/msub»«mo mathvariant=¨bold¨»§#183;«/mo»«mn mathvariant=¨bold¨»2«/mn»«mo mathvariant=¨bold¨»§#183;«/mo»«msub»«mi mathvariant=¨bold¨»§#949;«/mi»«mn mathvariant=¨bold¨»0«/mn»«/msub»«/mrow»«mi mathvariant=¨bold¨»§#963;«/mi»«/mfrac»«/msqrt»«/mstyle»«/math»

נציב את נתוני השאלה ונחשב את «math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mstyle mathsize=¨24px¨»«msub»«mi mathvariant=¨bold¨»r«/mi»«mn mathvariant=¨bold¨»1«/mn»«/msub»«/mstyle»«/math»:

«math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«msub»«mi mathvariant=¨bold¨ mathcolor=¨#0000FF¨ mathsize=¨22px¨»r«/mi»«mn mathvariant=¨bold¨ mathcolor=¨#0000FF¨ mathsize=¨22px¨»1«/mn»«/msub»«mo mathvariant=¨bold¨ mathcolor=¨#0000FF¨ mathsize=¨22px¨»=«/mo»«msqrt mathcolor=¨#0000FF¨»«mfrac»«mrow»«mi mathvariant=¨bold¨ mathsize=¨22px¨»K«/mi»«mo mathvariant=¨bold¨ mathsize=¨22px¨»§#183;«/mo»«msub»«mi mathvariant=¨bold¨ mathsize=¨22px¨»Q«/mi»«mn mathvariant=¨bold¨ mathsize=¨22px¨»1«/mn»«/msub»«mo mathvariant=¨bold¨ mathsize=¨22px¨»§#183;«/mo»«mn mathvariant=¨bold¨ mathsize=¨22px¨»2«/mn»«mo mathvariant=¨bold¨ mathsize=¨22px¨»§#183;«/mo»«msub»«mi mathvariant=¨bold¨ mathsize=¨22px¨»§#949;«/mi»«mn mathvariant=¨bold¨ mathsize=¨22px¨»0«/mn»«/msub»«/mrow»«mi mathvariant=¨bold¨ mathsize=¨22px¨»§#963;«/mi»«/mfrac»«/msqrt»«mo mathvariant=¨bold¨ mathcolor=¨#0000FF¨ mathsize=¨22px¨»=«/mo»«msqrt mathcolor=¨#0000FF¨»«mfrac»«mrow»«mn mathvariant=¨bold¨ mathsize=¨22px¨»9«/mn»«mo mathvariant=¨bold¨ mathsize=¨22px¨»§#183;«/mo»«msup»«mn mathvariant=¨bold¨ mathsize=¨22px¨»10«/mn»«mn mathvariant=¨bold¨ mathsize=¨22px¨»9«/mn»«/msup»«mo mathvariant=¨bold¨ mathsize=¨22px¨»§#183;«/mo»«mn mathvariant=¨bold¨ mathsize=¨22px¨»5«/mn»«mo mathvariant=¨bold¨ mathsize=¨22px¨»§#183;«/mo»«msup»«mn mathvariant=¨bold¨ mathsize=¨22px¨»10«/mn»«mrow»«mo mathvariant=¨bold¨ mathsize=¨22px¨»-«/mo»«mn mathvariant=¨bold¨ mathsize=¨22px¨»9«/mn»«/mrow»«/msup»«mo mathvariant=¨bold¨ mathsize=¨22px¨»§#183;«/mo»«mn mathvariant=¨bold¨ mathsize=¨22px¨»2«/mn»«mo mathvariant=¨bold¨ mathsize=¨22px¨»§#183;«/mo»«mn mathvariant=¨bold¨ mathsize=¨22px¨»8«/mn»«mo mathvariant=¨bold¨ mathsize=¨22px¨».«/mo»«mn mathvariant=¨bold¨ mathsize=¨22px¨»85«/mn»«mo mathvariant=¨bold¨ mathsize=¨22px¨»§#183;«/mo»«msup»«mn mathvariant=¨bold¨ mathsize=¨22px¨»10«/mn»«mrow»«mo mathvariant=¨bold¨ mathsize=¨22px¨»-«/mo»«mn mathvariant=¨bold¨ mathsize=¨22px¨»12«/mn»«/mrow»«/msup»«/mrow»«mrow»«mn mathvariant=¨bold¨ mathsize=¨22px¨»5«/mn»«mo mathvariant=¨bold¨ mathsize=¨22px¨».«/mo»«mn mathvariant=¨bold¨ mathsize=¨22px¨»31«/mn»«mo mathvariant=¨bold¨ mathsize=¨22px¨»§#183;«/mo»«msup»«mn mathvariant=¨bold¨ mathsize=¨22px¨»10«/mn»«mrow»«mo mathvariant=¨bold¨ mathsize=¨22px¨»-«/mo»«mn mathvariant=¨bold¨ mathsize=¨22px¨»11«/mn»«/mrow»«/msup»«/mrow»«/mfrac»«/msqrt»«mo mathvariant=¨bold¨ mathcolor=¨#0000FF¨ mathsize=¨22px¨»=«/mo»«msqrt mathcolor=¨#0000FF¨»«mfrac»«mrow»«mn mathvariant=¨bold¨ mathsize=¨22px¨»7«/mn»«mo mathvariant=¨bold¨ mathsize=¨22px¨».«/mo»«mn mathvariant=¨bold¨ mathsize=¨22px¨»965«/mn»«mo mathvariant=¨bold¨ mathsize=¨22px¨»§#183;«/mo»«msup»«mn mathvariant=¨bold¨ mathsize=¨22px¨»10«/mn»«mrow»«mo mathvariant=¨bold¨ mathsize=¨22px¨»-«/mo»«mn mathvariant=¨bold¨ mathsize=¨22px¨»10«/mn»«/mrow»«/msup»«/mrow»«mrow»«mn mathvariant=¨bold¨ mathsize=¨22px¨»5«/mn»«mo mathvariant=¨bold¨ mathsize=¨22px¨».«/mo»«mn mathvariant=¨bold¨ mathsize=¨22px¨»31«/mn»«mo mathvariant=¨bold¨ mathsize=¨22px¨»§#183;«/mo»«msup»«mn mathvariant=¨bold¨ mathsize=¨22px¨»10«/mn»«mrow»«mo mathvariant=¨bold¨ mathsize=¨22px¨»-«/mo»«mn mathvariant=¨bold¨ mathsize=¨22px¨»11«/mn»«/mrow»«/msup»«/mrow»«/mfrac»«/msqrt»«mo mathvariant=¨bold¨ mathcolor=¨#0000FF¨ mathsize=¨22px¨»=«/mo»«msqrt mathcolor=¨#0000FF¨»«mn mathvariant=¨bold¨ mathsize=¨22px¨»15«/mn»«/msqrt»«mo mathvariant=¨bold¨ mathcolor=¨#0000FF¨ mathsize=¨22px¨»=«/mo»«mn mathvariant=¨bold¨ mathcolor=¨#0000FF¨ mathsize=¨22px¨»3«/mn»«mo mathvariant=¨bold¨ mathcolor=¨#0000FF¨ mathsize=¨22px¨».«/mo»«mn mathvariant=¨bold¨ mathcolor=¨#0000FF¨ mathsize=¨22px¨»87«/mn»«mi mathvariant=¨bold¨ mathcolor=¨#0000FF¨ mathsize=¨22px¨»m«/mi»«/math»