Какая работа выполнена силой поля при перемещении точечного заряда 5,0 нКл в однородном электростатическом поле

Тема: Электростатика

Разъяснение: Для решения данной задачи, мы должны использовать формулу для работы, выполненной силой поля:

\[ W = q \cdot U \cdot \cos(\theta) \]

где:
- W - работа, выполненная силой поля (в Дж);
- q - заряд (в Кл);
- U - напряжённость электрического поля (в В/м);
- θ - угол между направлением силы поля и направлением перемещения заряда (в радианах).

Для начала, нужно выразить заряд в Кл: 5,0 нКл = 5,0 * 10^(-9) Кл

Затем, используя данное значение заряда (q), напряжённость поля (U = 40 * 10^3 В/м), угол (θ = 60 градусов) и расстояние перемещения (d = 8,0 см = 0,08 м), мы можем рассчитать значение работы:

\[ W = (5,0 * 10^(-9) Кл) \cdot (40 * 10^3 В/м) \cdot \cos(60°) \cdot 0,08 м \]

\[ W = 0,2 \cdot 10^(-6) Дж \]

Теперь, чтобы рассчитать изменения в потенциальной и кинетической энергиях заряда, нам нужно знать работу (W), совершенную силой поля.

Потенциальная энергия (ΔU) заряда равна работе, совершенной против электрического поля:

\[ \DeltaU = -W \]

Поскольку только внешняя сила обеспечивает прямолинейность перемещения заряда, мы можем предположить, что вся работа, выполненная силой поля, трансформируется в потенциальную энергию заряда (ΔU).

Таким образом, изменение кинетической энергии (ΔK) будет равно нулю:

\[ \DeltaK = 0 \]

Поэтому изменение только в потенциальной энергии (ΔU) будет равно работе (W):

\[ ΔU = W = 0,2 \cdot 10^(-6) Дж \]

Также следует отметить, что все энергии измеряются в Дж, а не мкДж. Если вы все же хотите получить ответ в мкДж, просто умножьте его на 10^6.

Совет: Чтобы лучше понять электрическое поле и работу, выполненную силой поля, рекомендуется изучить основные принципы электростатики, включая понятия заряда, электрического поля и потенциальной энергии.

Задание: Рассмотрим задачу. Заряд -1,5 мКл перемещается в однородном электростатическом поле с напряженностью 60 В/м на расстояние 10 см, образуя угол 45° с направлением линий напряженности поля. Рассчитайте работу, выполненную силой поля.