№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:

$$A=5\cdot10^{-9}\cdot 6\cdot10^{4}\cdot 0{,}2\cdot \cos 60^\circ =5\cdot10^{-9}\cdot 6\cdot10^{4}\cdot 0{,}2\cdot 0{,}5 =3\cdot10^{-5}\ \text{Дж}$$

То есть

$$A=30\ \text{мкДж}.$$

Изменение потенциальной энергии заряда и поля:

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

Напряжение между начальной и конечной точками:

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

Для отрицательного заряда модуль работы тот же, но знак работы поля и изменение потенциальной энергии меняются на противоположные:

$$A=-30\ \text{мкДж},$$

$$\Delta U=30\ \text{мкДж}.$$

Напряжение между точками не зависит от знака заряда:

$$U=6\ \text{кВ}.$$

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