Ответьте на вопросы, страница 144 - гдз по физике 8 класс учебник Закирова, Аширов

Почему работа кулоновских сил внутри источника тока отрицательная, а во внешней части цепи – положительная?

Работа силы зависит от взаимного направления вектора силы и вектора перемещения. Работа $A$ определяется формулой $A = F s \cos\alpha$, где $\alpha$ — это угол между вектором силы $\vec{F}$ и вектором перемещения $\vec{s}$. Знак работы определяется знаком $\cos\alpha$.

Работа кулоновских сил во внешней части цепи

Во внешней части цепи электрический ток (упорядоченное движение зарядов) возникает под действием кулоновских сил со стороны электрического поля, созданного источником. Положительные заряды движутся от положительного полюса к отрицательному, то есть по направлению вектора напряженности электрического поля $\vec{E}$. Кулоновская сила $\vec{F}_{кул}$, действующая на положительный заряд, сонаправлена с его перемещением. Угол $\alpha$ между вектором силы и вектором перемещения равен нулю ($\alpha = 0^\circ$). Поскольку $\cos(0^\circ) = 1$, работа кулоновских сил будет положительной: $A_{кул} = F_{кул} \cdot s \cdot \cos(0^\circ) = F_{кул} \cdot s > 0$.

Ответ: Во внешней части цепи работа кулоновских сил положительна, так как направление силы совпадает с направлением движения зарядов.

Работа кулоновских сил внутри источника тока

Внутри источника тока для поддержания разности потенциалов и обеспечения непрерывного тока в цепи необходимо перемещать заряды против сил электрического поля. Положительные заряды должны двигаться от отрицательного полюса к положительному. Это движение осуществляется за счет сторонних сил (например, химической природы в гальваническом элементе), а не кулоновских. При этом кулоновская сила $\vec{F}_{кул}$ внутри источника по-прежнему направлена от «+» к «–», то есть противоположно направлению движения положительных зарядов. Угол $\alpha$ между вектором кулоновской силы и вектором перемещения равен 180 градусам ($\alpha = 180^\circ$). Поскольку $\cos(180^\circ) = -1$, работа кулоновских сил будет отрицательной: $A_{кул} = F_{кул} \cdot s \cdot \cos(180^\circ) = -F_{кул} \cdot s < 0$. Это означает, что кулоновское поле совершает отрицательную работу, то есть препятствует движению зарядов, а сторонние силы совершают положительную работу, преодолевая это сопротивление.

Ответ: Внутри источника тока работа кулоновских сил отрицательна, так как их направление противоположно направлению движения зарядов, которое обеспечивается сторонними силами.