Определить работу, необходимую для изменения расстояния между двумя зарядами

Этот пример относится к предмету "Физика", раздел "Электростатика".

Нужно определить работу, необходимую для изменения расстояния между двумя зарядами. Давайте решим задачу пошагово.

1. Формула работы:

Работа, необходимая для сближения или раздвижения зарядов, вычисляется по формуле:

где:

• \( k \) — электростатическая постоянная (\( k = 8.99 \times 10^9 \, \text{Н·м}^2/\text{Кл}^2 \)),
• \( q_1 \) и \( q_2 \) — заряды,
• \( r_1 \) и \( r_2 \) — начальное и конечное расстояния между зарядами.

2. Подстановка значений:

Дано:

• \( q_1 = 3 \, \text{нКл} = 3 \times 10^{-9} \, \text{Кл} \),
• \( q_2 = 2 \, \text{нКл} = 2 \times 10^{-9} \, \text{Кл} \),
• \( r_1 = 20 \, \text{см} = 0.2 \, \text{м} \),
• \( r_2 = 5 \, \text{см} = 0.05 \, \text{м} \).

3. Вставляем данные в формулу:

4. Считаем каждую часть отдельно:

• \(\frac{q_1 \cdot q_2}{r_1} = \frac{3 \times 10^{-9} \cdot 2 \times 10^{-9}}{0.2} = \frac{6 \times 10^{-18}}{0.2} = 3 \times 10^{-17} \, \text{Дж} \),
• \(\frac{q_1 \cdot q_2}{r_2} = \frac{3 \times 10^{-9} \cdot 2 \times 10^{-9}}{0.05} = \frac{6 \times 10^{-18}}{0.05} = 1.2 \times 10^{-16} \, \text{Дж} \).

5. Итоговая работа:

Работа отрицательна, что указывает на то, что система выделяет энергию при сближении зарядов. Таким образом, работа \( A \), необходимая для сближения зарядов, составляет \( -8.09 \times 10^{-7} \, \text{Дж} \).