Какова работа внешних сил, выполняемая для приближения двух точечных зарядов с одинаковыми модулями 5 нКл на расстояние

Skvoz_Pesok

29

Для начала, давайте разберемся, что такое работа и как она связана с физикой. Работа - это физическая величина, которая определяет количество энергии, переданной или полученной системой или объектом в результате действия силы на перемещающийся объект.

В данном случае мы имеем два точечных заряда с одинаковыми модулями, равными 5 нКл. Расстояние между ними не указано и нам необходимо приблизить эти заряды друг к другу.

Чтобы приблизить заряды, нам необходимо преодолеть их потенциальную энергию. Потенциальная энергия точечного заряда зависит от его заряда и расстояния до другого заряда.

Потенциальная энергия \(U\) между двумя точечными зарядами с зарядами \(q_1\) и \(q_2\), расстоянием между ними \(r\) и диэлектрической проницаемостью вакуума \(\varepsilon_0\) может быть вычислена с помощью следующей формулы:

\[U = \frac{{k \cdot |q_1 \cdot q_2|}}{{r}},\]

где \(k\) - это электростатическая постоянная, равная приблизительно \(9 \cdot 10^9 \, \text{Н} \cdot \text{м}^2/\text{Кл}^2\).

Так как величины зарядов равны, мы можем записать формулу для работы \(W\) следующим образом:

\[W = U_2 - U_1,\]

где \(U_1\) - значение потенциальной энергии до приближения зарядов, и \(U_2\) - значение потенциальной энергии после приближения зарядов.

Теперь давайте рассмотрим ситуацию, когда заряды находятся на расстоянии \(r_1\) друг от друга. В этом случае потенциальная энергия \(U_1\) может быть вычислена по формуле, которую мы уже обсудили:

\[U_1 = \frac{{k \cdot |q_1 \cdot q_2|}}{{r_1}}.\]

В описанной задаче не указано, на какое именно расстояние необходимо приблизить заряды, поэтому предположим, что расстояние между зарядами будет равно \(r_2\).

Теперь мы можем найти \(U_2\) - значение потенциальной энергии после приближения зарядов. Оно будет равно:

\[U_2 = \frac{{k \cdot |q_1 \cdot q_2|}}{{r_2}}.\]

Наконец, мы можем рассчитать работу \(W\) по формуле:

\[W = U_2 - U_1 = \frac{{k \cdot |q_1 \cdot q_2|}}{{r_2}} - \frac{{k \cdot |q_1 \cdot q_2|}}{{r_1}}.\]

Итак, ответ на задачу будет зависеть от значений \(r_1\) и \(r_2\). Если вы укажете конкретные значения расстояний, я смогу рассчитать работу внешних сил для вас.