В задаче 1 рассчитывается работа, совершаемая электрическим полем.
Основные теоретические сведения:
- Электростатическое поле является потенциальным. Это означает, что работа сил электрического поля при перемещении заряда по любой замкнутой траектории равна нулю.
· Если же траектория перемещения заряда не является замкнутой, то работа электростатического поля в этом случае определяется следующим образом:
ΔA = EqΔlcosα,
где E — напряженность поля в данной точке,
q — величина заряда,
Δl — величина малого перемещения заряда,
α — угол между направлением напряженности поля и перемещением заряда.
- Если переместить заряд q из точки с потенциальной энергией W1 в точку с потенциальной энергией W2, то разница этих энергий будет равна работе, которую совершит при этой электрическое поле:
A = W2 − W1.
Работа, совершаемая полем при перемещении заряда из одной точки в другую, равняется разности потенциальных энергий заряда в этих точках
- Потенциал электрического поля — физическая скалярная величина, равная отношению потенциальной энергии электрического заряда в данной точке электростатического поля к величине этого заряда:
Потенциал — энергетическая характеристика поля. В международной системе единиц (СИ) единицей потенциала является вольт (В).
- Потенциал поля точечного разряда и заряженной сферы определяется соотношением:
где r — расстояние от заряда или центра сферы до данной точки пространства
(в случае со сферой эта точка должна располагаться вне сферы),
q — величина заряда,
k = 9 · 109 Н·м2/Кл2 — постоянный коэффициент.
Потенциал внутри сферы в любой точке одинаков и равен потенциалу на ее поверхности:
где R — радиус сферы.
- Работа по перемещению электрического заряда q из одной точки пространства в другую равна произведению этого заряда на разность потенциалов между этими точками: A12 = q(φ2 − φ1).
- Напряжение между двумя точками однородного электростатического поля и напряженность этого поля связаны соотношением:
U = Ed,
где d — расстояние между эквипотенциальными поверхностями, которым принадлежат эти точки.
Пример решения 1
При перемещении заряда между точками с разностью потенциалов 1 кВ электрическое поле совершило работу 40 мкДж. Чему равен заряд?
| Дано: A =49мкДж (φ2 − φ1) = 1 кВ Найти: q | Решение: A12 = q (φ2 − φ1) q = A / (φ2 − φ1) = 40 · 10 − 6 / 103 = 4 · 10 − 8 Кл. Ответ: 4 · 10 − 8 Кл. |
Пример решения 2
В однородном электрическом поле напряженностью 60 кВ/м переместили положительный заряд 5нКл. Перемещение, равное по модулю 20 см, образует угол 600 с направлением силовой линии. Найти работу поля.
| Дано: Е= 60 кВ/м q = 5 нКл α = 600 Найти: А | Решение: A = E q l cos α = 60 · 103 · 5 · 10 − 9 · 0.2 · cos 600 = 3 · 10 − 5 Дж. Ответ: 3 · 10 − 5 Дж |
Дата: 2018-12-28, просмотров: 261.
