Два шарика с зарядами q₁ = 7 10^-9 Кл и q₂ = 1,4 10^-9 Кл находятся на расстоянии r₁ = 40 см. Какую работу надо совершить внешним силам, чтобы сблизить их до расстояния r₂ = 25 см?

Другие предметы Колледж Электростатика работа внешних сил заряды Q1 и Q2 расстояние между зарядами физика колледж электростатика силы взаимодействия расчет работы закон Кулона энергия взаимодействия задачи по физике Новый

Для решения задачи о работе, которую нужно совершить внешним силам для сближения двух электрически заряженных тел, воспользуемся формулой для электрической потенциальной энергии двух точечных зарядов:

Формула:

U = k * (q1 * q2) / r

где:

• U - электрическая потенциальная энергия;
• k - коэффициент пропорциональности (постоянная Кулона), равный 8.99 * 10^9 Н·м²/Кл²;
• q1 и q2 - заряды;
• r - расстояние между зарядами.

Теперь мы можем найти изменение потенциальной энергии при изменении расстояния между зарядами. Для этого нам нужно рассчитать потенциальную энергию при начальном расстоянии r1 и конечном расстоянии r2.

1. Сначала найдем потенциальную энергию на расстоянии r1 = 40 см = 0.4 м:

U1 = k * (q1 * q2) / r1

U1 = 8.99 * 10^9 * (7 * 10^-9 * 1.4 * 10^-9) / 0.4

U1 = 8.99 * 10^9 * (9.8 * 10^-18) / 0.4

U1 = 8.99 * 10^9 * 2.45 * 10^-17

U1 ≈ 0.2206 Дж

2. Теперь найдем потенциальную энергию на расстоянии r2 = 25 см = 0.25 м:

U2 = k * (q1 * q2) / r2

U2 = 8.99 * 10^9 * (7 * 10^-9 * 1.4 * 10^-9) / 0.25

U2 = 8.99 * 10^9 * (9.8 * 10^-18) / 0.25

U2 = 8.99 * 10^9 * 3.92 * 10^-17

U2 ≈ 0.3524 Дж

3. Теперь найдем работу, которую необходимо совершить внешним силам:

W = U2 - U1

W = 0.3524 - 0.2206

W ≈ 0.1318 Дж

Таким образом, работа, которую нужно совершить внешним силам, чтобы сблизить заряды до расстояния 25 см, составляет примерно 0.1318 Дж.