№735 ГДЗ Рымкевич 10-11 класс (Физика)

В однородном электрическом поле напряжённостью $$60\ \text{кВ/м}$$ переместили заряд $$5\ \text{нКл}$$. Перемещение, равное по модулю $$20\ \text{см}$$, образует угол $$60^\circ$$ с направлением силовой линии. Найти работу поля, изменение потенциальной энергии взаимодействия заряда и поля и напряжение между начальной и конечной точками перемещения. Дать ответы на те же вопросы для случая перемещения отрицательного заряда.

Работа однородного электрического поля при перемещении заряда:

$$A=qEl\cos\alpha$$

Подставим значения:

$$A=5\cdot10^{-9}\cdot 6\cdot10^{4}\cdot 0{,}2\cdot \cos 60^\circ$$

$$A=5\cdot10^{-9}\cdot 6\cdot10^{4}\cdot 0{,}2\cdot 0{,}5 =3\cdot10^{-5}\ \text{Дж}=30\ \text{мкДж}$$

Изменение потенциальной энергии взаимодействия заряда и поля:

$$\Delta U=-A=-3\cdot10^{-5}\ \text{Дж}=-30\ \text{мкДж}$$

Напряжение между начальной и конечной точками:

$$\Delta \varphi=\frac{A}{q}=\frac{3\cdot10^{-5}}{5\cdot10^{-9}}=6\cdot10^{3}\ \text{В}=6\ \text{кВ}$$

При перемещении отрицательного заряда модуль работы и напряжение остаются теми же, а знаки работы и изменения потенциальной энергии меняются на противоположные:

$$A=-30\ \text{мкДж},\qquad \Delta U=30\ \text{мкДж},\qquad \Delta \varphi=6\ \text{кВ}$$

Ответ: при $$q>0$$: $$A=30\ \text{мкДж}$$, $$\Delta U=-30\ \text{мкДж}$$, $$\Delta \varphi=6\ \text{кВ}$$; при $$q<0$$: $$A=-30\ \text{мкДж}$$, $$\Delta U=30\ \text{мкДж}$$, $$\Delta \varphi=6\ \text{кВ}$$.