Под каким углом к вертикали двигалась положительно заряженная частица, имеющая заряд 20 мкКл, в однородном

Тема урока: Электростатика

Пояснение: Чтобы решить эту задачу, мы можем использовать закон сохранения энергии в электростатике. Работа, совершенная электрическим полем при перемещении заряженной частицы, равна изменению ее потенциальной энергии. Потенциальная энергия заряженной частицы в электрическом поле можно рассчитать по формуле: PE = q * V, где q - заряд частицы, V - напряженность электрического поля.

В данной задаче нам дана работа поля (W = 0,01), заряд частицы (q = 20 мкКл) и напряженность электрического поля (V = 2 кВ/м). Мы должны найти угол, под которым двигалась частица относительно вертикали.

Сначала найдем потенциальную энергию частицы:
PE = q * V = 20 мкКл * 2 кВ/м = 40 мкДж.

Затем применим формулу для работы поля:
W = ΔPE = PE_к - PE_и,
где PE_к - конечная потенциальная энергия, PE_и - начальная потенциальная энергия.

Поскольку начальная потенциальная энергия равна 0 (частица находится на расстоянии от поля), то:
W = PE_к - 0,
или
W = PE_к.

Теперь мы можем найти угол, используя формулу работы поля:
W = PE_к = q * V_к * h,
где V_к - компонента напряженности электрического поля вдоль перемещения частицы, h - расстояние перемещения частицы.

Заметим, что h = d * sin(θ), где d - расстояние от частицы до вертикали, θ - угол, под которым двигается частица относительно вертикали.

Подставив это в формулу работы поля, получим:
W = q * V_к * d * sin(θ).

Таким образом, чтобы найти угол θ, мы можем переписать эту формулу, выразив sin(θ):
sin(θ) = W / (q * V_к * d).

Теперь мы можем подставить известные значения в формулу:
θ = arcsin(W / (q * V_к * d)).

Вставляя конкретные значения, полученные из условия задачи, мы можем вычислить угол θ.

Например: В данной задаче мы должны найти угол, под которым двигается положительно заряженная частица в электростатическом поле. Дано: заряд частицы q = 20 мкКл, напряженность электрического поля V = 2 кВ/м, расстояние от частицы до вертикали d = 50 см, работа поля W = 0,01. Чтобы получить ответ, мы можем использовать формулу θ = arcsin(W / (q * V_к * d)) и вставить известные значения.

Совет: Чтобы успешно решить задачу по электростатике, рекомендуется быть хорошо знакомым с основными понятиями этой темы, такими как электрический заряд, напряженность электрического поля и закон сохранения энергии. Также полезно знать, как работать с углами и применять функцию arcsin при вычислениях.

Закрепляющее упражнение: Под каким углом к вертикали двигалась положительно заряженная частица, если имеющая заряд 10 мкКл, работа поля составляет 0,02, а напряженность электрического поля равна 4 кВ/м на расстоянии 60 см?