Теперь Кью работает в режиме чтения

Мы сохранили весь контент, но добавить что-то новое уже нельзя

В вершинах квадрата расположены отрицательные заряды Q = -5•10^-4 Кл каждый.

Определить, какой положительный заряд необходимо поместить в центре квадрата, чтобы система зарядов оказалась в равновесии

Домашние задания+3
Гавриил Смирнов
  ·   · 1,6 K
Сусанна Казарян, США, Физик  · 8 июн 2021

С точки зрения “школьной физики” как Вадим так и Владимир указали казалось бы правильный путь решения задачи. Этим решением заполнен интернет, и там же можно найти формулу для расчета заряда в центре квадрата, обеспечивающего равновесие системы.

Но всё на так просто. В физике понятие "равновесие" подразумевает именно устойчивое равновесие. Так вот, такая система зарядов не может находится в устойчивом равновесии даже в самом простом одномерном варианте, когда на линии между двумя одинаковыми зарядами установлен третий заряд с противоположным знаком.

Дело в том,что никакая конфигурация электрических зарядов не может оставаться в устойчивом (механическом) равновесии без каких-либо внешних (не электростатических) сил. Это теорема Ирншоу (Earnshaw), которая следует из Теоремы Гаусса в электродинамике.

Это означает, что все решения задач по равновесию различных конфигураций зарядов подразумевают неустойчивое равновесие (шар на конце иглы) и бесконечно малое возмущение системы, немедленно приведут к необратимому нарушению равновесия. К сожалению в школьных учебниках такие детали по-видимому не обсуждаются.

младший научный сотрудник ФТИ им. Иоффе  · 7 июн 2021  ·
astropolytech
Нарисовать квадрат с зарядами, нарисовать силы, действующие на один отрицательный заряд со стороны всех остальных (для других отрицательных зарядов ситуация симметричная, для положительного понятно, что равнодействующая ноль)... Читать далее
астрофизическое образованиеПерейти на vk.com/astropolytech
Физика, космос, планеты, астрономия, космонавтика  · 7 июн 2021
Нарисуйте квадрат, расположите на нем четыре отрицательных заряда в вершинах и один положительный заряд в центре. Проведите по диагоналям квадрата оси х и у. Поскольку получится симметричная картинка, выбирайте любой из... Читать далее
1 эксперт согласен