№735 ГДЗ Рымкевич 10-11 класс (Физика)
Решение #1
Решение #2
Решение #3
Решение #4ИИ
Варианты решения:
Дано:
E = 60 кВ/м = 6 · 10⁴ В/м,
|q| = 5 нКл = 5 · 10⁻⁹ Кл,
s = 20 см = 0,2 м,
α = 60°.
Напряжение между начальной и конечной точками:
Uнач–кон = Es cos α = 6 · 10⁴ · 0,2 · cos 60° = 6 · 10³ В = 6 кВ.
Для положительного заряда:
A = qEs cos α = qUнач–кон,
A = 5 · 10⁻⁹ · 6 · 10³ = 3 · 10⁻⁵ Дж = 30 мкДж.
Изменение потенциальной энергии:
ΔWп = −A = −30 мкДж.
Для отрицательного заряда q = −5 нКл:
A = qUнач–кон = −30 мкДж,
ΔWп = −A = 30 мкДж.
Напряжение не зависит от знака перемещаемого заряда, поэтому в обоих случаях Uнач–кон = 6 кВ. При обратном порядке точек Uкон–нач = −6 кВ.
E = 60 кВ/м = 6 · 10⁴ В/м,
|q| = 5 нКл = 5 · 10⁻⁹ Кл,
s = 20 см = 0,2 м,
α = 60°.
Напряжение между начальной и конечной точками:
Uнач–кон = Es cos α = 6 · 10⁴ · 0,2 · cos 60° = 6 · 10³ В = 6 кВ.
Для положительного заряда:
A = qEs cos α = qUнач–кон,
A = 5 · 10⁻⁹ · 6 · 10³ = 3 · 10⁻⁵ Дж = 30 мкДж.
Изменение потенциальной энергии:
ΔWп = −A = −30 мкДж.
Для отрицательного заряда q = −5 нКл:
A = qUнач–кон = −30 мкДж,
ΔWп = −A = 30 мкДж.
Напряжение не зависит от знака перемещаемого заряда, поэтому в обоих случаях Uнач–кон = 6 кВ. При обратном порядке точек Uкон–нач = −6 кВ.
Проекция перемещения на направление поля равна:
s∥ = s cos 60° = 0,20 · 0,5 = 0,10 м.
При движении вдоль силовой линии потенциал уменьшается, поэтому
φнач − φкон = Es∥ = 60 000 · 0,10 = 6000 В.
Следовательно, напряжение между начальной и конечной точками составляет 6 кВ.
Если q = +5 нКл, то
Aполя = q(φнач − φкон) = 5 · 10⁻⁹ · 6000 = 3 · 10⁻⁵ Дж,
ΔWп = −Aполя = −3 · 10⁻⁵ Дж.
Итак, для положительного заряда:
Aполя = 30 мкДж;
ΔWп = −30 мкДж;
Uнач–кон = 6 кВ.
Если q = −5 нКл, знак работы изменится:
Aполя = −3 · 10⁻⁵ Дж,
ΔWп = +3 · 10⁻⁵ Дж.
Итак, для отрицательного заряда:
Aполя = −30 мкДж;
ΔWп = +30 мкДж;
Uнач–кон = 6 кВ.
Знак заряда влияет на работу и изменение потенциальной энергии, но не на напряжение между заданными точками поля.
s∥ = s cos 60° = 0,20 · 0,5 = 0,10 м.
При движении вдоль силовой линии потенциал уменьшается, поэтому
φнач − φкон = Es∥ = 60 000 · 0,10 = 6000 В.
Следовательно, напряжение между начальной и конечной точками составляет 6 кВ.
Если q = +5 нКл, то
Aполя = q(φнач − φкон) = 5 · 10⁻⁹ · 6000 = 3 · 10⁻⁵ Дж,
ΔWп = −Aполя = −3 · 10⁻⁵ Дж.
Итак, для положительного заряда:
Aполя = 30 мкДж;
ΔWп = −30 мкДж;
Uнач–кон = 6 кВ.
Если q = −5 нКл, знак работы изменится:
Aполя = −3 · 10⁻⁵ Дж,
ΔWп = +3 · 10⁻⁵ Дж.
Итак, для отрицательного заряда:
Aполя = −30 мкДж;
ΔWп = +30 мкДж;
Uнач–кон = 6 кВ.
Знак заряда влияет на работу и изменение потенциальной энергии, но не на напряжение между заданными точками поля.
Разность потенциалов заданных точек определяется полем и перемещением:
U = El cos α = 60 000 · 0,20 · cos 60° = 6000 В = 6 кВ.
Работа поля A = qU, а изменение потенциальной энергии ΔWп = −A.
При q = +5 нКл:
A = 5 · 10⁻⁹ · 6000 = 30 мкДж,
ΔWп = −30 мкДж.
При q = −5 нКл:
A = −30 мкДж,
ΔWп = +30 мкДж.
Таким образом, смена знака заряда меняет знаки работы и изменения потенциальной энергии. Напряжение между начальной и конечной точками в обоих случаях равно 6 кВ.
U = El cos α = 60 000 · 0,20 · cos 60° = 6000 В = 6 кВ.
Работа поля A = qU, а изменение потенциальной энергии ΔWп = −A.
При q = +5 нКл:
A = 5 · 10⁻⁹ · 6000 = 30 мкДж,
ΔWп = −30 мкДж.
При q = −5 нКл:
A = −30 мкДж,
ΔWп = +30 мкДж.
Таким образом, смена знака заряда меняет знаки работы и изменения потенциальной энергии. Напряжение между начальной и конечной точками в обоих случаях равно 6 кВ.
Рассмотрим вариант решения задания из учебника
Рымкевич 10-11 класс, Просвещение:
В однородном электрическом поле напряженностью 60 кВ/м переместили заряд 5 нКл. Перемещение, равное по модулю 20 см, образует угол 60° с направлением силовой линии. Найти работу поля, изменение потенциальной энергии взаимодействия заряда и поля и напряжение между начальной и конечной точками перемещения. Дать ответы на те же вопросы для случая перемещения отрицательного заряда.
