Работа силы поля и изменение энергий заряда в электростатическом поле
Какова работа силы поля, изменения потенциальной и кинетической энергий заряда, если точечный заряд q
Какова работа силы поля, изменения потенциальной и кинетической энергий заряда, если точечный заряд q = 5,0 нКл перемещается в однородном электростатическом поле с модулем напряжённости E = 40 кВ/см? При перемещении заряд образует угол α = 60° с направлением линий напряжённости поля, а его перемещение имеет модуль Δr = 8,0 см. Важно отметить, что прямолинейность перемещения заряда обеспечивается только внешней силой.
15.12.2023 11:18
Написать свой ответ:
Пояснение: При перемещении заряда в электростатическом поле с силой поля F, работа силы поля (А) определяется как произведение силы и перемещения по направлению силы. Формула для работы силы поля выглядит следующим образом:
А = F * Δr * cosα,
где F - сила поля, Δr - модуль перемещения, α - угол между направлением силы и направлением перемещения.
В данной задаче, значение силы поля можно найти, используя следующую формулу:
F = q * E,
где q - заряд, E - модуль напряженности поля.
Далее, для нахождения изменения потенциальной и кинетической энергий заряда, мы можем использовать следующие формулы:
ΔП = -А,
ΔК = А,
где ΔП - изменение потенциальной энергии, ΔК - изменение кинетической энергии.
Применяя эти формулы к нашей задаче, получаем следующие значения:
F = q * E = (5,0 нКл) * (40 кВ/см) = 200 * 10^3 Н/cм,
А = F * Δr * cosα = (200 * 10^3 Н/см) * (8,0 см) * cos60° = 800 * 10^3 Н * см,
ΔП = -А = -800 * 10^3 Н * см,
ΔК = А = 800 * 10^3 Н * см.
Пример: Сила поля, действующая на заряд q = 5,0 нКл в электростатическом поле с напряжённостью E = 40 кВ/см, равна 200 * 10^3 Н/см. При перемещении заряд образует угол α = 60° с направлением линий напряжённости поля, и его перемещение имеет модуль Δr = 8,0 см. Таким образом, работа силы поля составляет 800 * 10^3 Н * см, а изменение потенциальной и кинетической энергий заряда также составляет 800 * 10^3 Н * см.
Совет: Для лучшего понимания концепции работы силы поля и изменения энергий заряда в электростатическом поле, рекомендуется изучить основы электростатики, включая понятия заряда, потенциальной и кинетической энергии, а также взаимодействие зарядов. Также полезно ознакомиться с использованием тригонометрии при анализе углов в задачах подобного типа.
Ещё задача: Допустим, заряд q = 2,0 нКл перемещается в электростатическом поле с модулем напряжённости E = 60 кВ/см. При перемещении заряд образует угол α = 45° с направлением линий напряжённости поля, а его перемещение имеет модуль Δr = 6,0 см. Найдите работу силы поля, изменение потенциальной и кинетической энергий заряда.