Решите пожалуйста, даю 50 баллов! Физика!

Заряд -5 нКл перемещается в поле заряда +20 нКл. Потенциал начальной точки перемещения 450 В. Каково расстояние между зарядами, если работа сил поля по их сближению составляет 0,13 мДж?

Физика Университет Электрическое поле и потенциал физика заряд электрическое поле работа сил расстояние между зарядами потенциал решение задачи электрические заряды Энергия физические формулы Новый

Для решения этой задачи нам нужно использовать формулы, связанные с электрическим полем и работой. Мы знаем, что работа, выполненная силами электрического поля, может быть выражена через разность потенциалов и заряд.

Шаг 1: Определим работу и заряд

• Работа W = 0,13 мДж = 0,13 * 10^-3 Дж = 1,3 * 10^-4 Дж.
• Заряд q = -5 нКл = -5 * 10^-9 Кл.

Шаг 2: Используем формулу работы в электрическом поле

Работа, выполненная электрическим полем при перемещении заряда, определяется формулой:

W = q * (V2 - V1),

где V2 - потенциал конечной точки, а V1 - потенциал начальной точки.

В данной задаче мы знаем, что:

• W = 1,3 * 10^-4 Дж,
• V1 = 450 В.

Шаг 3: Найдем V2

Подставим известные значения в формулу:

1,3 * 10^-4 = -5 * 10^-9 * (V2 - 450).

Решим это уравнение для V2:

1. 1,3 * 10^-4 = -5 * 10^-9 * V2 + 2,25 * 10^-7.
2. Переносим 2,25 * 10^-7 на другую сторону:
3. 1,3 * 10^-4 - 2,25 * 10^-7 = -5 * 10^-9 * V2.
4. Находим разность:
5. 1,3 * 10^-4 = 1,29775 * 10^-4,
6. Теперь делим обе стороны на -5 * 10^-9:

V2 = -1,29775 * 10^-4 / -5 * 10^-9 = 25955 В.

Шаг 4: Найдем расстояние между зарядами

Теперь, зная потенциалы, можем использовать формулу для электрического потенциала:

V = k * Q / r,

где k - электрическая постоянная (примерно 8,99 * 10^9 Н·м²/Кл²), Q - заряд, r - расстояние.

Для двух зарядов V1 и V2 можно записать:

• V1 = k * Q1 / r1,
• V2 = k * Q2 / r2.

Рассмотрим, что расстояния от каждого заряда до точки измерения потенциала можно считать равными, если они находятся близко друг к другу:

Таким образом:

r = k * Q / V.

Подставляем значения:

1. r = (8,99 * 10^9 * 20 * 10^-9) / 450.
2. r = (179,8) / 450.

После вычислений получаем:

r ≈ 0,399 м.

Ответ: Расстояние между зарядами составляет примерно 0,399 метра.