Работа и потенциальная энергия
Какую работу нужно совершить, чтобы переместить точечный заряд 1.6•10–16 Кл из начальной точки, которая находится
Какую работу нужно совершить, чтобы переместить точечный заряд 1.6•10–16 Кл из начальной точки, которая находится на расстоянии 5 см от бесконечной равномерно заряженной плоскости с поверхностной плотностью заряда 10–8 Кл/м2, в конечную точку, которая находится на расстоянии 13 см от плоскости? Ответ выразить в джоулях и в электронвольтах.
11.07.2024 17:58
Написать свой ответ:
Пояснение: Для решения данной задачи нам понадобятся понятия работы и потенциальной энергии. Для начала найдем электрическое поле E на расстоянии 5 см от бесконечной плоскости. Используя формулу для электрического поля плоского конденсатора E = σ/ε0, где σ - поверхностная плотность заряда, а ε0 - электрическая постоянная, получаем E = 10^-8 Кл/м^2 / 8.85 * 10^-12 Кл^2/Нм^2 = 1.129 * 10^3 Н/Кл.
Зная электрическое поле, можем найти разность потенциалов между начальной и конечной точкой, используя формулу работы W = q * ΔV, где q - заряд, а ΔV - разность потенциалов. Так как зарядовый знак отрицательный (так как он перемещается в противоположное поле), то ΔV = -E * d = -1.129 * 10^3 Н/Кл * 0.13 м = -146.77 В.
Наконец, работу W можно вычислить по формуле W = q * ΔV, где q - заряд, ΔV - разность потенциалов. Таким образом W = (-1.6 * 10^-16 Кл) * (-146.77 В) = 2.747 * 10^-14 Дж.
Таким образом, чтобы переместить точечный заряд, нужно совершить работу 2.747 * 10^-14 Дж или 1.717 * 10^-6 электронвольта.
Дополнительный материал:
Школьник: Какую работу нужно совершить, чтобы переместить точечный заряд 2 * 10^-15 Кл из начальной точки, которая находится на расстоянии 8 см от плоскости, в конечную точку на расстоянии 15 см от плоскости?
ТeacherGPT: Чтобы найти работу, необходимо найти разность потенциалов и использовать формулу W = q * ΔV. Если вы подскажете мне значение поверхностной плотности заряда, я смогу рассчитать дальнейшие шаги.
Совет: Для лучшего понимания электростатики, рекомендуется изучить основные понятия, такие как электрическое поле, потенциал, разность потенциалов и работа. Также полезно освоить формулы, которые связывают эти понятия.
Задание: Какую работу нужно совершить, чтобы переместить заряд 3 * 10^-19 Кл из начальной точки, находящейся на расстоянии 6 см от плоскости, в конечную точку, расположенную на расстоянии 10 см от плоскости с поверхностной плотностью заряда 5 * 10^-9 Кл/м^2? (Ответ выразить в джоулях и в электронвольтах)