Номер 1, страница 329 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Буховцев

Вопросы к параграфу. Параграф 99. Потенциальная энергия заряженного тела в однородном электростатическом поле. Глава 14. Электростатика - номер 1, страница 329.

Условие.

Решение.

Решение 3.

Изменение потенциальной энергии заряженной частицы в электростатическом поле напрямую связано с работой, которую совершают силы этого поля при перемещении частицы. Эта связь является фундаментальной для консервативных полей, к которым относится и электростатическое поле.

Работа $A$, совершаемая силами электрического поля при перемещении заряда из начальной точки 1 в конечную точку 2, равна изменению его потенциальной энергии $\Delta E_p$, взятому с противоположным знаком. Иначе говоря, работа поля равна разности начальной и конечной потенциальных энергий частицы.

Математически это выражается следующей формулой: $A = E_{p1} - E_{p2} = -\Delta E_p$ где $A$ — работа электрического поля, $E_{p1}$ — потенциальная энергия частицы в начальной точке, $E_{p2}$ — потенциальная энергия в конечной точке, а $\Delta E_p = E_{p2} - E_{p1}$ — изменение потенциальной энергии.

Из этой формулы следуют важные выводы:

- Если работа поля положительна ($A > 0$), то потенциальная энергия частицы уменьшается ($\Delta E_p < 0$). Это происходит, когда заряд движется в направлении действия электрической силы (например, положительный заряд движется по направлению вектора напряженности $\vec{E}$).

- Если работа поля отрицательна ($A < 0$), то потенциальная энергия частицы увеличивается ($\Delta E_p > 0$). Это происходит, когда заряд движется против направления электрической силы, то есть под действием внешней силы (например, когда положительный заряд перемещают против направления вектора напряженности $\vec{E}$).

- Если работа поля равна нулю ($A = 0$), то потенциальная энергия частицы не изменяется ($\Delta E_p = 0$). Такое движение происходит по эквипотенциальной поверхности, то есть по траектории, в каждой точке которой вектор силы перпендикулярен вектору перемещения.

Таким образом, электрическое поле совершает работу за счет уменьшения потенциальной энергии находящегося в нем заряда.

Ответ: Работа, совершаемая силами электрического поля при перемещении заряженной частицы, равна изменению ее потенциальной энергии, взятому с противоположным знаком ($A = -\Delta E_p$), или, что то же самое, убыли ее потенциальной энергии.