Какова работа поля А, изменение потенциальной энергии поля ΔWп и напряжение (разность потенциалов) U между начальной

  • 25
Какова работа поля А, изменение потенциальной энергии поля ΔWп и напряжение (разность потенциалов) U между начальной и конечной точками перемещения заряда q = –20 нКл в однородном электрическом поле напряженностью Е = 2 кВ/см на расстояние d = 10 см в направлении силовой линии поля?
Kseniya
24
Для решения этой задачи нам понадобятся следующие формулы:

1. Работа W вычисляется по формуле:
W=Fscos(θ),
где F - сила, направленная по силовой линии поля, s - перемещение заряда, θ - угол между направлением силы и направлением перемещения.

2. Напряжение (разность потенциалов) U вычисляется как:
U=Wq,
где q - заряд.

3. Потенциальная энергия Wп вычисляется как:
Wп=qU,
где q - заряд, U - напряжение.

Теперь приступим к решению задачи.

Шаг 1: Вычисление работы поля W.
Так как поле однородное, сила будет направлена вдоль силовой линии поля, следовательно, θ=0. Теперь мы можем использовать формулу для работы:
W=Fscos(θ).
Подставляя значения, получаем:
W=qEscos(θ).
Здесь заряд q равен -20 нКл, напряженность поля E равна 2 кВ/см (можно перевести в СИ, умножив на 1000, чтобы получить В/м), и перемещение s равно 10 см (можно перевести в СИ, умножив на 0.01 м). Подставляя значения, получаем:
W=(20109Кл)(2103В/м)(10102м)cos(0).
Вычисляя это уравнение, получаем:
W=4104Дж.

Шаг 2: Вычисление напряжения U.
Используя формулу для напряжения, подставляем значение работы W и значение заряда q:
U=Wq.
Подставляя значения, получаем:
U=4104Дж20109Кл.
Вычисляя это уравнение, получаем:
U=2104В.

Шаг 3: Вычисление потенциальной энергии поля Wп.
Используя формулу для потенциальной энергии, подставляем значение заряда q и значение напряжения U:
Wп=qU.
Подставляя значения, получаем:
Wп=(20109Кл)(2104В).
Вычисляя это уравнение, получаем:
Wп=0.4Дж.

Итак, получаем следующие результаты:
1. Работа поля W=4104Дж.
2. Изменение потенциальной энергии поля ΔWп=0.4Дж.
3. Напряжение (разность потенциалов) U=2104В.

Надеюсь, этот подробный ответ помог вам понять, как решить эту задачу.