برای حل این سوال از فیزیک یازدهم تجربی، ابتدا باید از قانون کولن برای محاسبه میدان الکتریکی استفاده کنیم.
الف) محاسبه میدان الکتریکی در نقطه O:
معادله میدان الکتریکی بر اثر بار نقطهای:
\[ E = \frac{k \cdot |q|}{r^2} \]
برای بار \( q_1 = +4 \mu C \) در فاصله \( 4 \) سانتیمتر:
\[ E_1 = \frac{9 \times 10^9 \times 4 \times 10^{-6}}{0.04^2} = 2250000 \, N/C \]
برای بار \( q_2 = +2 \mu C \) در فاصله \( 6 \) سانتیمتر:
\[ E_2 = \frac{9 \times 10^9 \times 2 \times 10^{-6}}{0.06^2} = 500000 \, N/C \]
چون دو بار مثبت هستند، میدانهای الکتریکی آنها در جهتهای مخالف خواهد بود. نتیجه میشود:
\[ E_{\text{net}} = E_1 - E_2 = 2250000 - 500000 = 1750000 \, N/C \]
بردار میدان الکتریکی نهایی به سمت بار \( q_1 \) خواهد بود.
ب) اگر بار \( -q \) در نقطه O قرار دهیم:
نیروی وارد بر آن:
\[ F = q \cdot E_{\text{net}} = -q \cdot 1750000 \]
بنابراین بردار نیروی وارد بر بار به سمت \( q_2 \) خواهد بود (چون بار منفی است، جهت نیرو و میدان مخالف است). محاسبه دقیق بستگی به مقدار \( q \) دارد که در سوال ذکر نشده است.
این پاسخ تشریحی و دقیق به سوال داده شده است.
