Какую работу нужно сделать, чтобы два заряда 4*10^-5 и 8*10^-6 Кл, находящиеся в воздухе на расстоянии 0,8 м друг от друга, приблизить до расстояния 0,2 м?

Физика 11 класс Электростатика Новый

Для решения данной задачи необходимо рассмотреть работу, которую нужно совершить для перемещения двух электрических зарядов в электрическом поле. Работа, совершаемая над зарядами, определяется разницей потенциальной энергии в начальном и конечном состояниях.

Формула для вычисления электрической потенциальной энергии U двух точечных зарядов Q1 и Q2 на расстоянии r друг от друга имеет вид:

U = k * (Q1 * Q2) / r

где:

• U — электрическая потенциальная энергия;
• k — коэффициент пропорциональности (для вакуума или воздуха k ≈ 8.99 * 10^9 Н·м²/Кл²);
• Q1 и Q2 — величины зарядов;
• r — расстояние между зарядами.

Теперь рассчитаем потенциальную энергию зарядов на начальном расстоянии 0,8 м и на конечном расстоянии 0,2 м.

1. Начальное расстояние r1 = 0,8 м:

U1 = k * (Q1 * Q2) / r1 = 8.99 * 10^9 * (4 * 10^-5 * 8 * 10^-6) / 0.8

2. Конечное расстояние r2 = 0,2 м:

U2 = k * (Q1 * Q2) / r2 = 8.99 * 10^9 * (4 * 10^-5 * 8 * 10^-6) / 0.2

Теперь подставим значения в формулы:

1. U1 = 8.99 * 10^9 * (4 * 10^-5 * 8 * 10^-6) / 0.8 = 8.99 * 10^9 * (32 * 10^-11) / 0.8 = 3.59 * 10^0 Дж = 3.59 Дж;
2. U2 = 8.99 * 10^9 * (4 * 10^-5 * 8 * 10^-6) / 0.2 = 8.99 * 10^9 * (32 * 10^-11) / 0.2 = 14.36 * 10^0 Дж = 14.36 Дж.

Теперь найдем работу, которую нужно совершить для перемещения зарядов:

A = U2 - U1

Подставляя значения:

A = 14.36 Дж - 3.59 Дж = 10.77 Дж.

Таким образом, работа, которую нужно совершить, чтобы приблизить два заряда на расстояние 0,2 м, составляет 10.77 Дж.