Два одинаковых металлических шарика с зарядами 20 и 8 нКл находились на расстоянии 50 см друг от друга. Какую работу совершит электрическое поле, если увеличить расстояние между шариками в 10 раз?

Физика 10 класс Электрические заряды и силы металлические шарики заряды электрическое поле работа расстояние физика электроника закон Кулона взаимодействие зарядов энергия электрического поля Новый

Чтобы решить задачу, давайте сначала вспомним, что работа, совершаемая электрическим полем, связана с изменением потенциальной энергии системы зарядов. Потенциальная энергия U двух точечных зарядов q1 и q2 на расстоянии r друг от друга определяется по формуле:

U = k * (q1 * q2) / r

где k - коэффициент пропорциональности (электрическая постоянная), равный примерно 9 * 10^9 Н·м²/Кл².

В нашей задаче у нас есть два заряда:

• q1 = 20 нКл = 20 * 10^-9 Кл
• q2 = 8 нКл = 8 * 10^-9 Кл

Сначала найдем потенциальную энергию при начальном расстоянии r1 = 0.5 м (50 см):

1. Подставим значения в формулу:
2. U1 = (9 * 10^9) * (20 * 10^-9) * (8 * 10^-9) / 0.5
3. U1 = (9 * 20 * 8) / 0.5 * 10^-9
4. U1 = 1440 * 10^-9 = 1.44 * 10^-6 Дж.

Теперь увеличим расстояние между шариками в 10 раз, то есть новое расстояние r2 = 5 м. Теперь найдем новую потенциальную энергию:

1. U2 = (9 * 10^9) * (20 * 10^-9) * (8 * 10^-9) / 5
2. U2 = (9 * 20 * 8) / 5 * 10^-9
3. U2 = 288 * 10^-9 = 2.88 * 10^-7 Дж.

Теперь, чтобы найти работу, совершенную электрическим полем при увеличении расстояния, нужно вычислить разность потенциальной энергии:

A = U1 - U2

1. A = 1.44 * 10^-6 - 2.88 * 10^-7
2. A = 1.44 * 10^-6 - 0.288 * 10^-6
3. A = 1.152 * 10^-6 Дж.

Таким образом, работа, совершенная электрическим полем при увеличении расстояния между шариками в 10 раз, составляет 1.152 * 10^-6 Дж.