Определить работу, которую необходимо совершить для перемещения заряда вдоль линии напряженности электростатического поля

Это задание относится к физике, раздел электродинамики, а именно к теме электростатического поля. Для решения задачи нам нужно определить работу, которую необходимо совершить для перемещения заряда вдоль линии напряженности электростатического поля.

Работа в электростатическом поле определяется как разность потенциалов электрического поля, умноженная на заряд.

Для бесконечной заряженной плоскости напряженность электрического поля $E$ выражается формулой: $E=\sigma /(2\ast \epsilon ₀)$, где $\sigma$ - поверхностная плотность заряда, $\epsilon ₀$ - электрическая постоянная ($\epsilon ₀=8.85\ast 10⁻¹²Кл²/(Н·м²)$).

В нашем случае: $\sigma =10нКл/м²=10\ast 10⁻⁹Кл/м²$.

Подставим это значение в формулу для $E$: $E=(10\ast 10⁻⁹)/(2\ast 8.85\ast 10⁻¹²)\approx 5.65\ast 10³Н/Кл$.

Работа $A$ для перемещения заряда $q$ на разность потенциалов $∆V=E\ast ∆r$ (где $∆r$ - изменение расстояния, перемещение) вычисляется по формуле: $A=q\ast ∆V=q\ast E\ast (r₁-r₂)$,

где $r₁=2см=0.02м$ и $r₂=1см=0.01м$.

Нам нужно переместить электрон, заряд которого равен $q=-1.6\ast 10⁻¹⁹Кл$.

Работа будет: $A=(-1.6\ast 10⁻¹⁹)\ast (5.65\ast 10³)\ast (0.02-0.01)$.

Вычислим работу: $A=(-1.6\ast 10⁻¹⁹)\ast (5.65\ast 10³)\ast 0.01=(-1.6\ast 10⁻¹⁹)\ast 5.65\ast 10$.

$A\approx -9.04\ast 10⁻¹⁸Дж$.

Отрицательный знак указывает, что работа совершается самим полем по перемещению заряда против направления поля, то есть для совершения перемещения нам нужно совершить внешнюю работу равную $9.04\ast 10⁻¹⁸$ Дж.