Dva električna naboja, $q_1 = 10\text{ nC}$ i $q_2 = -15\text{ nC}$ nalaze se u sredstvu relativne električne permitivnosti $\varepsilon_r = 80$, a međusobno su razmaknuti $15\text{ cm}$. Koliko iznosi električno polje u točki udaljenoj $5\text{ cm}$ od naboja $q_1$ koja se nalazi na spojnici između tih dvaju naboja?
Rješenje
Rješenje je skriveno. Klikni gumb iznad za prikaz.
Točan odgovor
$E_{\text{uk}} = 618,75\text{ N/C}$
Postupak rješavanja
Ukupnu jakost električnoga polja u točki na spojnici naboja dobivamo vektorskim zbrajanjem doprinosa pojedinih točkastih naboja na temelju načela superpozicije.
Pozitivni naboj $q_1 = +10\text{ nC}$ nalazi se na udaljenosti $r_1 = 0.05\text{ m}$ te stvara polje $\vec{E}_1$ usmjereno radijalno od sebe (prema desno).
Negativni naboj $q_2 = -15\text{ nC}$ nalazi se na udaljenosti $r_2 = 0.10\text{ m}$ te stvara polje $\vec{E}_2$ usmjereno prema sebi (također prema desno).
Budući da oba vektora polja imaju isti smjer i orijentaciju, iznos ukupnoga polja jednak je njihovu algebarskom zbroju, $E_{\text{uk}} = E_1 + E_2$.
Jakost električnoga polja u dielektričnom sredstvu relativne permitivnosti $\varepsilon_r = 80$ računa se formulom $E = \frac{k|q|}{\varepsilon_r r^2}$.
Izračunajmo iznose pojedinačnih polja:
$E_1 = \frac{9 \cdot 10^9\text{ N m}^2\text{/C}^2 \cdot 10 \cdot 10^{-9}\text{ C}}{80 \cdot (0.05\text{ m})^2} = \frac{90}{0.2} = 450\text{ N/C}$
$E_2 = \frac{9 \cdot 10^9\text{ N m}^2\text{/C}^2 \cdot 15 \cdot 10^{-9}\text{ C}}{80 \cdot (0.10\text{ m})^2} = \frac{135}{0.8} = 168.75\text{ N/C}$
Zbrajanjem dobivamo ukupnu jakost polja:
$E_{\text{uk}} = 450\text{ N/C} + 168.75\text{ N/C} = 618.75\text{ N/C}$
Odgovor: $618.75\text{ N/C}$
Pozitivni naboj $q_1 = +10\text{ nC}$ nalazi se na udaljenosti $r_1 = 0.05\text{ m}$ te stvara polje $\vec{E}_1$ usmjereno radijalno od sebe (prema desno).
Negativni naboj $q_2 = -15\text{ nC}$ nalazi se na udaljenosti $r_2 = 0.10\text{ m}$ te stvara polje $\vec{E}_2$ usmjereno prema sebi (također prema desno).
Budući da oba vektora polja imaju isti smjer i orijentaciju, iznos ukupnoga polja jednak je njihovu algebarskom zbroju, $E_{\text{uk}} = E_1 + E_2$.
Jakost električnoga polja u dielektričnom sredstvu relativne permitivnosti $\varepsilon_r = 80$ računa se formulom $E = \frac{k|q|}{\varepsilon_r r^2}$.
Izračunajmo iznose pojedinačnih polja:
$E_1 = \frac{9 \cdot 10^9\text{ N m}^2\text{/C}^2 \cdot 10 \cdot 10^{-9}\text{ C}}{80 \cdot (0.05\text{ m})^2} = \frac{90}{0.2} = 450\text{ N/C}$
$E_2 = \frac{9 \cdot 10^9\text{ N m}^2\text{/C}^2 \cdot 15 \cdot 10^{-9}\text{ C}}{80 \cdot (0.10\text{ m})^2} = \frac{135}{0.8} = 168.75\text{ N/C}$
Zbrajanjem dobivamo ukupnu jakost polja:
$E_{\text{uk}} = 450\text{ N/C} + 168.75\text{ N/C} = 618.75\text{ N/C}$
Odgovor: $618.75\text{ N/C}$