Какова работа поля, изменение потенциальной энергии заряда и напряжение между начальной и конечной точками, если ядро атома гелия переместили против направления силовых линий однородного электрического поля напряженностью 15 кВ/м на 10 см?

Физика 10 класс Электрические поля и потенциал работа поля потенциальная энергия напряжение электрическое поле атом гелия силы перемещение напряженность физика задачи по физике Новый

Для решения задачи нам нужно рассмотреть несколько ключевых понятий: работа электрического поля, изменение потенциальной энергии заряда и напряжение.

1. Работа электрического поля:

• Работа, совершаемая электрическим полем, рассчитывается по формуле:
• A = -q * E * d,
• где A - работа, q - заряд (в кулонах), E - напряженность поля (в В/м), d - перемещение (в метрах).

2. Изменение потенциальной энергии:

• Изменение потенциальной энергии заряда также можно выразить через работу:
• ΔU = -A.

3. Напряжение:

• Напряжение между двумя точками в электрическом поле определяется как:
• U = E * d,
• где U - напряжение (в вольтах), E - напряженность поля (в В/м), d - расстояние (в метрах).

Теперь подставим известные значения:

• Напряженность поля E = 15 кВ/м = 15000 В/м.
• Перемещение d = 10 см = 0.1 м.

Теперь вычислим:

1. Работа поля:

• Предположим, что заряд ядра гелия равен 2e, где e = 1.6 * 10^(-19) Кл (заряд электрона).
• Тогда заряд q = 2 * 1.6 * 10^(-19) Кл = 3.2 * 10^(-19) Кл.
• Теперь подставим значения в формулу для работы:
• A = -q * E * d = - (3.2 * 10^(-19)) * (15000) * (0.1).
• Работа A = - (3.2 * 10^(-19)) * (1500) = -4.8 * 10^(-16) Дж.

2. Изменение потенциальной энергии:

• ΔU = -A = 4.8 * 10^(-16) Дж.

3. Напряжение:

• Теперь вычислим напряжение:
• U = E * d = 15000 * 0.1 = 1500 В.

Итак, результаты:

• Работа поля: A = -4.8 * 10^(-16) Дж.
• Изменение потенциальной энергии: ΔU = 4.8 * 10^(-16) Дж.
• Напряжение: U = 1500 В.