Какую работу нужно выполнить внешним силам, чтобы увеличить расстояние между двумя точечными зарядами (3 нКл и -8
Какую работу нужно выполнить внешним силам, чтобы увеличить расстояние между двумя точечными зарядами (3 нКл и -8 нКл) с 20 см до 50 см? Ответ в микроджоулях с точностью до сотых долей.
Тема: Работа и перемещение зарядов
Описание: Для увеличения расстояния между двумя зарядами требуется совершить работу, чтобы преодолеть электростатическую силу притяжения или отталкивания между ними. Работа вычисляется по формуле: работа = потенциальная энергия начальная — потенциальная энергия конечная. Потенциальная энергия заряда в электрическом поле вычисляется по формуле: потенциальная энергия = (заряд1 * заряд2) / (4 * π * ε * r), где ε — это диэлектрическая постоянная, равная приблизительно 8,85 * 10^-12 Кл^2 / Н * м^2, а r — расстояние между зарядами.
В данной задаче начальное расстояние составляет 20 см, а конечное расстояние — 50 см. Расчёты дают нам:
начальная потенциальная энергия = (-3 нКл * 8 нКл) / (4 * π * 8,85 * 10^-12 Кл^2 / Н * м^2 * 0,2 м) = -6,04 мкДж
конечная потенциальная энергия = (-3 нКл * 8 нКл) / (4 * π * 8,85 * 10^-12 Кл^2 / Н * м^2 * 0,5 м) = -3,215 мкДж
работа = -6,04 мкДж — (-3,215 мкДж) = -2,825 мкДж
Ответ: Для увеличения расстояния между зарядами с 20 см до 50 см требуется выполнить работу в размере -2,825 мкДж с точностью до сотых долей.
Описание: Для увеличения расстояния между двумя зарядами требуется совершить работу, чтобы преодолеть электростатическую силу притяжения или отталкивания между ними. Работа вычисляется по формуле: работа = потенциальная энергия начальная — потенциальная энергия конечная. Потенциальная энергия заряда в электрическом поле вычисляется по формуле: потенциальная энергия = (заряд1 * заряд2) / (4 * π * ε * r), где ε — это диэлектрическая постоянная, равная приблизительно 8,85 * 10^-12 Кл^2 / Н * м^2, а r — расстояние между зарядами.
В данной задаче начальное расстояние составляет 20 см, а конечное расстояние — 50 см. Расчёты дают нам:
начальная потенциальная энергия = (-3 нКл * 8 нКл) / (4 * π * 8,85 * 10^-12 Кл^2 / Н * м^2 * 0,2 м) = -6,04 мкДж
конечная потенциальная энергия = (-3 нКл * 8 нКл) / (4 * π * 8,85 * 10^-12 Кл^2 / Н * м^2 * 0,5 м) = -3,215 мкДж
работа = -6,04 мкДж — (-3,215 мкДж) = -2,825 мкДж
Ответ: Для увеличения расстояния между зарядами с 20 см до 50 см требуется выполнить работу в размере -2,825 мкДж с точностью до сотых долей.
Совет: Чтобы лучше понять эту тему, рекомендуется изучить законы Кулона и потенциальную энергию системы зарядов.
Упражнение: У двух точечных зарядов расстояние между ними составляет 30 см. Заряды равны 5 мкКл и -2 мкКл соответственно. Какова работа, которую нужно совершить, чтобы увеличить расстояние между зарядами до 80 см? (ответ округлите до сотых долей в мкДж)