Решение задачи: Определение направления равнодействующей кулоновской силы

Задача: Определение направления равнодействующей кулоновской силы. Дано: В вершинах квадрата находятся заряды: Левая верхняя: \( -q \) Левая нижняя: \( +q \) Правая нижняя: \( -q \) В центре квадрата находится заряд: \( +2q \) Решение: Согласно закону Кулона, одноименные заряды отталкиваются, а разноименные — притягиваются. Сила взаимодействия направлена вдоль прямой, соединяющей заряды. 1. Рассмотрим взаимодействие центрального заряда \( +2q \) с зарядом \( -q \) в левой верхней вершине. Так как заряды имеют разные знаки, возникает сила притяжения \( \vec{F_1} \), направленная от центра к левой верхней вершине (влево-вверх). 2. Рассмотрим взаимодействие с зарядом \( -q \) в правой нижней вершине. Это также сила притяжения \( \vec{F_2} \), направленная от центра к правой нижней вершине (вправо-вниз). Так как расстояния от центра до вершин равны и модули зарядов одинаковы, то \( |\vec{F_1}| = |\vec{F_2}| \). Эти две силы направлены в противоположные стороны вдоль одной диагонали и полностью компенсируют друг друга: \[ \vec{F_1} + \vec{F_2} = 0 \] 3. Рассмотрим взаимодействие с зарядом \( +q \) в левой нижней вершине. Так как оба заряда положительны, возникает сила отталкивания \( \vec{F_3} \). Она направлена от левого нижнего угла через центр к правому верхнему углу (вправо-вверх). Итоговая сила \( \vec{F_{рез}} \) будет равна сумме всех сил: \[ \vec{F_{рез}} = \vec{F_1} + \vec{F_2} + \vec{F_3} = 0 + \vec{F_3} = \vec{F_3} \] Таким образом, равнодействующая сила направлена вправо-вверх. Сверяем с предложенными вариантами: А — вправо Б — влево-вниз В — вправо-вверх Г — вправо-вниз Правильный ответ: В