Câu hỏi:
Tại ba đỉnh A, B và C của một hình vuông ABCD cạnh 6cm trong chân không, đặt ba điện tích điểm q1=q3=2.10−7C;q2=−4.10−7C. Xác định điện tích q4 đặt tại D để cường độ điện trường tổng hợp gây bởi hệ điện tích tại tâm O bằng 0.
Phương pháp giải:
+ Công thức tính cường độ điện trường: E=k.|q|r2
+ Điện trường tổng hợp tại M: →EM=→E1+→E2+...+→En
+ Điện trường tại M triệt tiêu khi: →EM=0
* Trường hợp: →EM=→E1+→E2=0⇒{→E1↑↓→E2(1)E1=E2(2)
- Nếu q1;q2 cùng dấu, để →E1↑↓→E2 thì M nằm trong q1;q2
- Nếu q1;q2 trái dấu, để →E1↑↓→E2 thì M nằm ngoài q1;q2
Lời giải chi tiết:
+ Cường độ điện trường tổng hợp tại O:→EO=→E1+→E2+→E3+→E4
Trong đó →E1;→E2;→E3;→E4 lần lượt là vecto cường độ điện trường do các điện tích q1;q2;q3;q4 gây ra tại O.
+ Để cường độ điện trường tại O triệt tiêu thì →EO=0
+ Vì {q1=q3AO=CO⇒E1=E3
Ta có: {→E1↑↓→E3E1=E3⇒→E13=→E1+→E3=0⇒→EO=→E2+→E4
Để →EO=0⇔→E2+→E4=0⇔{→E2↑↓→E4(1)E2=E4(2)
Từ (1) ⇒→E4 hướng lại gần q4⇒q4<0
Từ (2) ta có E4=E2⇔k|q4|OB2=k|q2|OB2
⇒|q4|=|q2|=4.10−7C⇒q4=−4.10−7C
Chọn D.