Номер 6, страница 27, часть 2 - гдз по физике 10 класс учебник Кронгарт, Казахбаева

6. Как связаны потенциальная энергия заряда в электрическом поле с работой электрических сил по перемещению заряда?

Связь между потенциальной энергией заряда в электрическом поле и работой электрических сил определяется тем, что электростатическое поле является консервативным (потенциальным). Это означает, что работа, совершаемая силами поля при перемещении заряда, не зависит от формы траектории, а зависит только от начального и конечного положений этого заряда.

Работа электрических сил ($\text{A}$) при перемещении заряда из начальной точки 1 в конечную точку 2 равна изменению потенциальной энергии ($\Delta W_p$) этого заряда, взятому с противоположным знаком.

Математически это выражается следующей формулой:

$A_{1 \to 2} = W_{p1} - W_{p2}$

или

$A_{1 \to 2} = -(W_{p2} - W_{p1}) = -\Delta W_p$

Здесь $W_{p1}$ — потенциальная энергия заряда в начальной точке, а $W_{p2}$ — потенциальная энергия в конечной точке.

Из этой фундаментальной связи следует:

• Если силы поля совершают положительную работу ($A > 0$), то потенциальная энергия заряда уменьшается ($W_{p2} < W_{p1}$). Это происходит, когда заряд движется в направлении действия электрической силы (например, положительный заряд движется по направлению вектора напряженности поля). Поле совершает работу за счет запаса потенциальной энергии.

• Если силы поля совершают отрицательную работу ($A < 0$), то потенциальная энергия заряда увеличивается ($W_{p2} > W_{p1}$). Это означает, что перемещение заряда происходит против действия сил поля, как правило, под действием некой внешней силы.

• Если работа сил поля равна нулю ($A = 0$), то потенциальная энергия заряда не изменяется ($W_{p1} = W_{p2}$). Такое перемещение происходит вдоль эквипотенциальной поверхности (поверхности равного потенциала).

Таким образом, можно заключить, что работа электрического поля всегда совершается за счет убыли потенциальной энергии заряда, находящегося в этом поле.

Ответ: Работа электрических сил по перемещению заряда равна убыли (уменьшению) его потенциальной энергии. Математически эта связь выражается формулой $A = W_{p_{начальная}} - W_{p_{конечная}} = -\Delta W_p$.