Дано:
Напряженность электрического поля, E = 400 кВ/м = 400000 В/м.
Заряд, q = 10 нКл = 10 * 10^(-9) Кл.
Модуль перемещения, L = 20 см = 0,2 м.
Угол между вектором перемещения и направлением поля, α = 30°.
Найти:
а) работу поля, W.
б) изменение потенциальной энергии заряда, ΔU.
в) напряжение между начальной и конечной точками, ΔV.
Решение:
а) Работа поля вычисляется по формуле:
W = q * E * L * cos(α).
Подставим известные значения:
W = 10 * 10^(-9) Кл * 400000 В/м * 0,2 м * cos(30°).
Значение cos(30°) = √3/2 ≈ 0,866.
W = 10 * 10^(-9) * 400000 * 0,2 * 0,866
= 10 * 10^(-9) * 400000 * 0,1732
≈ 6,928 * 10^(-5) Дж.
б) Изменение потенциальной энергии заряда равно работе поля, поэтому:
ΔU = W ≈ 6,928 * 10^(-5) Дж.
в) Напряжение между начальной и конечной точками вычисляется по формуле:
ΔV = W/q.
Подставим известные значения:
ΔV = (6,928 * 10^(-5) Дж) / (10 * 10^(-9) Кл)
= 6,928 * 10^4 В
≈ 69280 В.
Ответ:
а) Работа поля равна примерно 6,928 * 10^(-5) Дж.
б) Изменение потенциальной энергии заряда равно примерно 6,928 * 10^(-5) Дж.
в) Напряжение между начальной и конечной точками равно примерно 69280 В.