Дано:
Заряд точечного заряда q = 20 мкКл = 20 * 10^(-6) Кл
Расстояние до проводящей плоскости d = 3 см = 0.03 м
Найти:
Работу электрических сил, связанную с перемещением точечного заряда в бесконечность
Решение:
Потенциальная энергия точечного заряда в поле плоской заряженной поверхности равна работе электрических сил, которую необходимо совершить, чтобы переместить заряд из его начального положения до бесконечности.
Потенциальная энергия точечного заряда в поле бесконечной проводящей плоскости равна:
U = qΔV
Где ΔV - разность потенциалов между начальной точкой и бесконечностью.
Для бесконечной проводящей плоскости разность потенциалов ΔV можно выразить как разность потенциалов начальной точки и потенциала на бесконечности. Поскольку потенциал на бесконечности равен нулю, получаем:
ΔV = V - V_∞ = V
Потенциал, создаваемый точечным зарядом в точке, расположенной на расстоянии d от плоскости, можно найти по формуле:
V = k * (q / r)
Где k - постоянная Кулона, q - заряд точечного заряда, r - расстояние от заряда до точки. Подставим известные значения:
V = (9 * 10^9) * (20 * 10^(-6) / 0.03)
V ≈ 6 * 10^6 В
Таким образом, работа электрических сил, связанная с перемещением точечного заряда +20 мкКл в бесконечность, равна приблизительно 6 * 10^6 Дж.
Ответ:
Работа электрических сил, связанная с перемещением точечного заряда +20 мкКл, расположенного на расстоянии 3 см от бесконечной проводящей плоскости, в бесконечность, составляет примерно 6 * 10^6 Дж.