Номер 577, страница 80, часть 1 - гдз по физике 10-11 класс сборник задач Парфентьева

Часть 1. 10 класс. Основы электродинамики. Электростатика. Потенциал электростатического поля. Разность потенциалов - номер 577, страница 80.

Условие.

577. [491] Какую работу надо совершить, чтобы перенести заряд $10^{-16}$ Кл из бесконечно удалённой точки, потенциал которой равен нулю, в точку поля, потенциал которой равен 10 В? Какую работу совершает при этом электростатическая сила?

Решение.

Дано:

$q = 10^{-16}$ Кл

$\phi_1 = 0$ В (потенциал в бесконечно удаленной точке)

$\phi_2 = 10$ В (потенциал в точке поля)

Найти:

$A_{внеш}$ — ?

$A_{э}$ — ?

Решение:

Какую работу надо совершить, чтобы перенести заряд $10^{-16}$ Кл из бесконечно удалённой точки, потенциал которой равен нулю, в точку поля, потенциал которой равен 10 В?

Работа, которую необходимо совершить внешней силе для перемещения заряда $\text{q}$ из точки с потенциалом $\phi_1$ в точку с потенциалом $\phi_2$ в электростатическом поле, равна изменению потенциальной энергии заряда. Она вычисляется по формуле:

$A_{внеш} = q(\phi_2 - \phi_1)$

Подставим значения из условия задачи:

$A_{внеш} = 10^{-16} \text{ Кл} \cdot (10 \text{ В} - 0 \text{ В}) = 10^{-16} \cdot 10 \text{ Дж} = 10^{-15} \text{ Дж}$

Ответ: необходимо совершить работу $10^{-15}$ Дж.

Какую работу совершает при этом электростатическая сила?

Работа, совершаемая силами самого электростатического поля, равна работе внешней силы, взятой с противоположным знаком. Это следует из того, что работа консервативной электростатической силы равна убыли потенциальной энергии.

$A_{э} = -A_{внеш}$

или

$A_{э} = q(\phi_1 - \phi_2)$

Используя ранее найденное значение $A_{внеш}$, получим:

$A_{э} = -10^{-15} \text{ Дж}$

Ответ: электростатическая сила совершает работу $-10^{-15}$ Дж.