НЕСФ 2023, 10. клас — Задача 1. Електричен дипол

Национално есенно състезание по физика, 17-19 ноември 2023 г., Копривщица — Тема за 10.клас (IV състезателна група) · 17 ноември 2023 г. · 10 т.

Условие

Електричен дипол наричаме система от два електрични заряда $q$ и $-q$, които се намират на малко разстояние $l$ един от друг. Той се характеризира с величината електричен диполен момент $p = ql$, насочен от отрицателния към положителния заряд.

а) Намерете силата $F_1$ (по големина и посока), с която положителен точков заряд $Q$ действа на дипол, разположен на разстояние $r \gg l$, ако диполният момент $p$ е насочен по съединяващата ги права. Разгледайте двете възможни ориентации на дипола. Разстоянието $r$ между точковия заряд и дипола е разстоянието между точковия заряд и средата на разстоянието между двата заряда на дипола. [3 т.]

б) Получете израз за интензитета $E$ на електричното поле на разстояние $r \gg l$ на електричен дипол с диполен момент $p = ql$ в точка, лежаща върху правата, по която е насочен диполният момент. Всеки заряд на дипола създава независимо от другия електрично поле, а интензитетът на полето на дипола е векторна сума от интензитетите им. Как зависи посоката на интензитета на полето от ориентацията на дипола върху правата? Разстоянието $r$ се отчита от средата на отсечката, съединяваща зарядите. [2,5 т.]

в) Определете силата $F_{12}$ (по големина и посока), с която електричен дипол с диполен момент $p_1 = q_1 l_1$ действа на дипол с диполен момент $p_2 = q_2 l_2$, когато те са ориентирани по съединяващата ги права. Разстоянието $r \gg l_1, l_2$ е разстоянието от средата на първия дипол до средата на втория дипол. [4,5 т.]

Отговори

Решение

---

Оригинал в Архива: esenni_2024_10problems.pdf · официални решения: esenni_2024_10solutions.pdf