Какую работу нужно совершить, чтобы два заряда по 3 мкКл, находящиеся в воздухе на расстоянии 0,6 м друг от друга, сблизить до 0,2 м?

Физика 11 класс Электростатика работа заряды 3 мкКл расстояние 0,6 м 0,2 м физика 11 класс электростатика сила взаимодействия закон Кулона Новый

Для того чтобы найти работу, которую нужно совершить, чтобы сблизить два заряда, мы можем воспользоваться формулой для электрической потенциальной энергии системы двух точечных зарядов. Работа, необходимая для перемещения зарядов, равна разности потенциальной энергии в конечном и начальном состояниях.

Формула для электрической потенциальной энергии двух зарядов выглядит следующим образом:

U = k * (q1 * q2) / r

где:

• U - электрическая потенциальная энергия;
• k - электрическая постоянная (приблизительно 8.99 * 10^9 Н·м²/Кл²);
• q1 и q2 - значения зарядов (в нашем случае оба по 3 мкКл = 3 * 10^-6 Кл);
• r - расстояние между зарядами.

Теперь, давайте найдем потенциальную энергию в начальном состоянии (при r = 0.6 м) и в конечном состоянии (при r = 0.2 м).

1. Начальная потенциальная энергия (U1):

U1 = k * (q1 * q2) / r1 = (8.99 * 10^9) * ((3 * 10^-6) * (3 * 10^-6)) / 0.6

U1 = (8.99 * 10^9) * (9 * 10^-12) / 0.6

U1 = (8.99 * 9) / 0.6 * 10^-3 = 80.91 * 10^-3 = 0.08091 Дж.

2. Конечная потенциальная энергия (U2):

U2 = k * (q1 * q2) / r2 = (8.99 * 10^9) * ((3 * 10^-6) * (3 * 10^-6)) / 0.2

U2 = (8.99 * 10^9) * (9 * 10^-12) / 0.2

U2 = (8.99 * 9) / 0.2 * 10^-3 = 404.55 * 10^-3 = 0.40455 Дж.

Теперь мы можем найти работу, совершенную над системой:

A = U2 - U1

A = 0.40455 Дж - 0.08091 Дж = 0.32364 Дж.

Таким образом, работа, которую нужно совершить, чтобы сблизить два заряда с 0.6 м до 0.2 м, составляет примерно 0.324 Дж.