Номер 1, страница 116, часть 2 - гдз по физике 10 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 2. Электростатика и постоянный электрический ток. Глава VII. Электростатика. Параграф 38. Работа электрического поля. Разность потенциалов (напряжение) - номер 1, страница 116.

Условие.

°1. Какой знак имеет работа поля по перемещению положительно-го заряда в электростатическом поле, если направление перемещения совпадает с направлением напряжённости поля? Изменится ли знак работы поля, если изменить знак заряда?

Решение 2.

Какой знак имеет работа поля по перемещению положительного заряда в электростатическом поле, если направление перемещения совпадает с направлением напряжённости поля?

Работа $\text{A}$ электростатического поля по перемещению заряда $\text{q}$ определяется формулой $A = q(\phi_1 - \phi_2)$, где $\phi_1$ и $\phi_2$ - потенциалы начальной и конечной точек. Также работа может быть вычислена через силу и перемещение: $A = Fd \cos \alpha$, где $\text{F}$ - сила, действующая на заряд, $\text{d}$ - модуль перемещения, $\alpha$ - угол между направлением силы и направлением перемещения.

Сила $\vec{F}$, действующая на заряд $\text{q}$ в электростатическом поле с напряжённостью $\vec{E}$, равна $\vec{F} = q\vec{E}$.

По условию, заряд является положительным ($q > 0$). Это означает, что направление силы $\vec{F}$, действующей на заряд, совпадает с направлением напряжённости поля $\vec{E}$.

Также по условию, направление перемещения заряда совпадает с направлением напряжённости поля $\vec{E}$. Следовательно, векторы силы $\vec{F}$ и перемещения $\vec{d}$ сонаправлены, и угол $\alpha$ между ними равен $0^\circ$.

Поскольку $\cos(0^\circ) = 1$, работа поля будет положительной: $A = Fd \cos(0^\circ) = Fd > 0$.

Ответ: Работа поля по перемещению положительного заряда в направлении вектора напряжённости имеет положительный знак.

Изменится ли знак работы поля, если изменить знак заряда?

Да, изменится. Если заряд станет отрицательным ($q < 0$), то сила $\vec{F} = q\vec{E}$, действующая на него, будет направлена в сторону, противоположную направлению вектора напряжённости $\vec{E}$.

При этом направление перемещения остаётся прежним, то есть оно совпадает с направлением вектора $\vec{E}$. Таким образом, вектор силы $\vec{F}$ и вектор перемещения $\vec{d}$ будут направлены в противоположные стороны.

Угол $\alpha$ между векторами силы и перемещения в этом случае будет равен $180^\circ$.

Поскольку $\cos(180^\circ) = -1$, работа поля будет отрицательной: $A = Fd \cos(180^\circ) = -Fd < 0$.

Ответ: Да, при изменении знака заряда на противоположный знак работы поля также изменится на противоположный, то есть станет отрицательным.