Номер 2, страница 320 - гдз по физике 10 класс учебник Хижнякова, Синявина

Основы электродинамики. Глава 12. Разность потенциалов. Энергия электростатического поля. Параграф 57. Потенциальная энергия заряда в однородном электростатическом поле. Задания и упражнения - номер 2, страница 320.

Условие.

2. Точечный заряд, равный по модулю $6 \cdot 10^{-6}$ Кл, переместили вдоль силовой линии однородного электростатического поля на 12 см. Модуль напряжённости поля равен 8 кН/Кл. Найдите модуль силы, действующей на заряд со стороны поля. Чему равна работа сил однородного электростатического поля по перемещению этого заряда?

Решение.

Дано:

Модуль точечного заряда, $|q| = 6 \cdot 10^{-6}$ Кл

Перемещение, $d = 12$ см

Модуль напряжённости поля, $E = 8$ кН/Кл

Перевод в систему СИ:

$d = 12 \text{ см} = 0,12 \text{ м}$

$E = 8 \text{ кН/Кл} = 8 \cdot 10^3 \text{ Н/Кл}$

Найти:

Модуль силы, $\text{F}$ — ?

Работу поля, $\text{A}$ — ?

Решение:

Найдите модуль силы, действующей на заряд со стороны поля.

Модуль силы $\text{F}$, действующей на точечный заряд $\text{q}$ в однородном электростатическом поле с напряжённостью $\text{E}$, вычисляется по формуле:

$F = |q| \cdot E$

Подставим числовые значения из условия задачи:

$F = 6 \cdot 10^{-6} \text{ Кл} \cdot 8 \cdot 10^3 \text{ Н/Кл} = 48 \cdot 10^{-3} \text{ Н} = 0,048 \text{ Н}$

Ответ: Модуль силы, действующей на заряд, равен $0,048$ Н.

Чему равна работа сил однородного электростатического поля по перемещению этого заряда?

Работа $\text{A}$ постоянной силы $\text{F}$ при перемещении тела на расстояние $\text{d}$ определяется как:

$A = F \cdot d \cdot \cos(\alpha)$

где $\alpha$ — угол между вектором силы и вектором перемещения.В условии сказано, что заряд переместили вдоль силовой линии. Это означает, что вектор силы, действующей на заряд, и вектор перемещения параллельны. Сила, действующая на положительный заряд, сонаправлена с силовой линией, а на отрицательный — направлена против. Так как знак заряда не указан, будем считать, что перемещение происходит в направлении действия силы (например, положительный заряд движется по направлению поля). В этом случае угол $\alpha = 0^\circ$, а $\cos(0^\circ) = 1$.

Тогда формула для работы принимает вид:

$A = F \cdot d$

Подставим ранее найденное значение силы и величину перемещения:

$A = 0,048 \text{ Н} \cdot 0,12 \text{ м} = 0,00576 \text{ Дж}$

Эту величину можно также выразить в миллиджоулях: $0,00576 \text{ Дж} = 5,76 \text{ мДж}$.

Ответ: Работа сил поля по перемещению заряда равна $0,00576$ Дж (или $5,76$ мДж).