Какую работу нужно выполнить, чтобы сблизить два точечных заряда 3 нКл и 7 нКл, которые находятся в дистиллированной воде на расстоянии 70 см, до расстояния 20 см?

Физика 11 класс Электростатика работа точечные заряды электрическое поле расстояние физика 11 класс Новый

Чтобы найти работу, которую нужно выполнить для сближения двух точечных зарядов, мы можем использовать формулу для электрической потенциальной энергии системы двух точечных зарядов:

Формула:

U = k * (q1 * q2) / r

где:

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

В нашем случае:

• q1 = 3 нКл = 3 * 10^-9 Кл;
• q2 = 7 нКл = 7 * 10^-9 Кл;
• r1 = 70 см = 0.7 м (начальное расстояние);
• r2 = 20 см = 0.2 м (конечное расстояние).

Теперь найдем потенциальную энергию на начальном расстоянии (U1) и на конечном расстоянии (U2):

1. Находим U1:

U1 = k * (q1 * q2) / r1 = 8.99 * 10^9 Н·м²/Кл² * (3 * 10^-9 Кл * 7 * 10^-9 Кл) / 0.7 м

U1 = 8.99 * 10^9 * 21 * 10^-18 / 0.7

U1 ≈ 8.99 * 10^9 * 30 * 10^-18 ≈ 0.2697 Дж.

2. Находим U2:

U2 = k * (q1 * q2) / r2 = 8.99 * 10^9 Н·м²/Кл² * (3 * 10^-9 Кл * 7 * 10^-9 Кл) / 0.2 м

U2 = 8.99 * 10^9 * 21 * 10^-18 / 0.2

U2 ≈ 8.99 * 10^9 * 105 * 10^-18 ≈ 0.9435 Дж.

Теперь, чтобы найти работу, которую нужно выполнить, мы вычтем U1 из U2:

Работа W:

W = U2 - U1 = 0.9435 Дж - 0.2697 Дж ≈ 0.6738 Дж.

Таким образом, работа, которую нужно выполнить, чтобы сблизить два заряда с 70 см до 20 см, составляет примерно 0.6738 Дж.