№735 ГДЗ Рымкевич 10-11 класс (Физика)

Задача

Рассмотрим вариант решения задания из учебника Рымкевич 10-11 класс, Дрофа: В однородном электрическом поле напряженностью 60 кВ/м переместили заряд 5 нКл. Перемещение, равное по модулю 20 см, образует угол 60° 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.

Подробный ответ

Дано

$$E=60\ \text{кВ/м}=6\cdot10^4\ \text{В/м}$$

$$q=5\ \text{нКл}=5\cdot10^{-9}\ \text{Кл}$$

$$l=20\ \text{см}=0{,}2\ \text{м}$$

$$\alpha=60^\circ$$

Ход решения

Работа однородного электрического поля при перемещении заряда:

$$A=qEl\cos\alpha$$

Подставим значения:

$$ A=5\cdot10^{-9}\cdot6\cdot10^4\cdot0{,}2\cdot\cos60^\circ $$

$$ A=5\cdot10^{-9}\cdot6\cdot10^4\cdot0{,}2\cdot0{,}5 =3\cdot10^{-5}\ \text{Дж}=30\ \text{мкДж} $$

Изменение потенциальной энергии:

$$\Delta U=-A$$

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

Напряжение между начальной и конечной точками:

$$U=\frac{A}{q}$$

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

Для отрицательного заряда модуль работы тот же, но знак работы поля и изменение потенциальной энергии меняются на противоположные, а напряжение между точками остаётся тем же:

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