Дано:
Площадь пластины конденсатора: S = 50 см² = 0,005 м²,
Заряд: Q = 2,0 нКл = 2,0 * 10^(-9) Кл,
Ускорение: a = 0,25 см/с² = 0,0025 м/с²,
Время: t = 2 с.
Найти:
Работу, совершенную внешними силами за первые 2 с движения.
Решение:
Известно, что работа совершается при перемещении заряда под действием внешнего поля. Работу можно выразить как произведение силы на перемещение:
W = F * d.
В конденсаторе действует сила притяжения F = ma, где m - масса заряда, a - ускорение.
Масса заряда определяется как m = Q / g, где g - ускорение свободного падения.
Таким образом, сила притяжения:
F = Q * a / g.
Перемещение заряда можно определить, зная его начальную скорость и ускорение:
d = v₀ * t + (1/2) * a * t²,
где v₀ - начальная скорость заряда.
Начальная скорость заряда равна нулю, так как он начинает движение с покоя.
Подставляя значения и решая уравнения, получаем:
d = (1/2) * a * t² = (1/2) * 0,0025 м/с² * (2 с)² = 0,0025 м.
Теперь можем рассчитать работу:
W = F * d = (2,0 * 10^(-9) Кл * 0,0025 м/с²) / (9,81 м/с²) * 0,0025 м.
Ответ:
W ≈ 1,28 * 10^(-11) Дж.