Номер 3, страница 109 - гдз по физике 8 класс учебник Хижнякова, Синявина

Глава 6. Электрический заряд. Электрическое поле. Параграф 30. Однородное электрическое поле. Работа сил однородного электрического поля. Вопросы - номер 3, страница 109.

Условие.

3. Чему равна работа силы, действующей на положительный заряд со стороны однородного электрического поля (см. рис. 81), при перемещении его из точки 1 в точку 2?

Рис. 81

Решение.

3. Решение

Работа $\text{A}$ постоянной силы $\vec{F}$ при перемещении тела на вектор $\vec{d}$ вычисляется как скалярное произведение вектора силы на вектор перемещения:

$A = \vec{F} \cdot \vec{d} = F \cdot d \cdot \cos\alpha$

где $\text{F}$ – модуль силы, $\text{d}$ – модуль перемещения, а $\alpha$ – угол между векторами силы и перемещения.

Сила, с которой однородное электрическое поле с напряженностью $\vec{E}$ действует на заряд $\text{q}$, равна:

$\vec{F} = q\vec{E}$

В условии задачи сказано, что заряд положительный ($q > 0$). Это означает, что вектор силы $\vec{F}$, действующей на заряд, сонаправлен с вектором напряженности электрического поля $\vec{E}$.

На рисунке 81 показано, что вектор напряженности $\vec{E}$ направлен от положительно заряженной пластины (справа) к отрицательно заряженной (слева). Следовательно, сила $\vec{F}$ также направлена справа налево.

Перемещение заряда происходит из точки 1 в точку 2. Вектор перемещения $\vec{d}$ направлен также справа налево.

Поскольку векторы силы $\vec{F}$ и перемещения $\vec{d}$ сонаправлены, угол $\alpha$ между ними равен $0^\circ$. Косинус этого угла $\cos(0^\circ) = 1$.

Подставим все значения в формулу для работы:

$A = F \cdot d \cdot \cos(0^\circ) = (qE) \cdot d \cdot 1 = qEd$

Так как величины заряда $\text{q}$, напряженности поля $\text{E}$ и расстояния $\text{d}$ являются положительными, работа, совершаемая силой поля, будет положительной ($A > 0$).

Ответ: Работа силы электрического поля положительна и равна $A = qEd$, где $\text{q}$ – величина положительного заряда, $\text{E}$ – модуль напряженности электрического поля, $\text{d}$ – расстояние между точками 1 и 2.