Вопрос школьника
Электрическое поле создано точечным зарядом q1 = 50 нКл. Не пользуясь понятием потенциала, вычислить работу А внешних сил по перемещению точечного заряда q2 = − 2 нКл из точки С в точку В, если r1 = 0,1 м, r2 = 0,2 м. Определить изменение потенциальной энергии системы зарядов
Ответ от учителя
Для вычисления работы внешних сил по перемещению заряда q2 из точки С в точку В необходимо использовать формулу:
A = q2 * ΔV
где ΔV — изменение потенциала между точками С и В.
Для вычисления ΔV необходимо воспользоваться формулой для потенциала точечного заряда:
V = k * q1 / r
где k — постоянная Кулона, q1 — заряд точечного заряда, r — расстояние от точечного заряда до точки, в которой вычисляется потенциал.
Таким образом, потенциал в точке С будет равен:
Vc = k * q1 / r1 = 9 * 10^9 * 50 * 10^-9 / 0,1 = 4,5 кВ
А потенциал в точке В:
Vb = k * q1 / r2 = 9 * 10^9 * 50 * 10^-9 / 0,2 = 2,25 кВ
Тогда изменение потенциала между точками С и В будет равно:
ΔV = Vb — Vc = 2,25 — 4,5 = -2,25 кВ
Отрицательный знак означает, что потенциал уменьшается при движении от точки С к точке В.
Теперь можно вычислить работу внешних сил:
A = q2 * ΔV = -2 * 10^-9 * (-2,25 * 10^3) = 4,5 * 10^-6 Дж
Положительный знак означает, что внешние силы совершают работу по перемещению заряда q2 из точки С в точку В.
Изменение потенциальной энергии системы зарядов будет равно противоположному значению работы внешних сил:
ΔU = -A = -4,5 * 10^-6 Дж
