Дано:
- заряд q1 = 10 мкКл = 10 * 10^(-6) Кл
- заряд q2 = 16 мкКл = 16 * 10^(-6) Кл
- начальное расстояние r1 = 20 см = 0,2 м
- конечное расстояние r2 = 2 м
Найти: работа W, совершаемая при удалении зарядов.
Решение:
Работа W, совершаемая при перемещении заряда в электрическом поле, определяется разностью потенциальной энергии U на начальном и конечном расстоянии. Формула для потенциальной энергии между двумя точечными зарядами q1 и q2 на расстоянии r выглядит следующим образом:
U = k * (q1 * q2) / r,
где k = 8,99 * 10^9 Н·м²/Кл² — константа электрической силы.
1. Найдем потенциальную энергию на начальном расстоянии r1:
U1 = k * (q1 * q2) / r1 = (8,99 * 10^9) * (10 * 10^(-6)) * (16 * 10^(-6)) / 0,2.
Расчитаем U1:
U1 ≈ (8,99 * 10^9) * (160 * 10^(-12)) / 0,2 ≈ 7,192 * 10^3 Дж.
2. Найдем потенциальную энергию на конечном расстоянии r2:
U2 = k * (q1 * q2) / r2 = (8,99 * 10^9) * (10 * 10^(-6)) * (16 * 10^(-6)) / 2.
Расчитаем U2:
U2 ≈ (8,99 * 10^9) * (160 * 10^(-12)) / 2 ≈ 7,192 * 10^2 Дж.
3. Теперь найдем работу W, которая будет совершена при перемещении зарядов:
W = U1 - U2 = 7,192 * 10^3 - 7,192 * 10^2 = 6,473 * 10^3 Дж.
Ответ:
Работа, совершаемая при удалении зарядов на расстояние 2 м, составляет примерно 6,473 * 10^3 Дж.