Задача по физике В трех вершинах квадрата находятся заряды Q1, Q2 и Q3. Электрические заряды Q1 и Q2, находящиеся в соседних вершинах, закреплены (Q1 = Q2 = 7 мкКл). Заряд Q3 = 9 нКл, отталкваясь от Q1 и Q2, удаляется на бесконечность. Определите работу сил электрического поля при этом перемещении. Сторона квадрата а = 0,1 м. 1/(4πε0) = 9·109 Н·м2/Кл2.

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для начала определим расстояние между зарядами Q1 и Q2. Так как они находятся на соседних вершинах квадрата, то расстояние между ними равно длине стороны квадрата:

r = a = 0,1 м

Теперь определим работу сил, которую необходимо совершить, чтобы переместить заряд Q3 на бесконечность. Расстояние между зарядами Q3 и Q1 (или Q2) также равно длине стороны квадрата:

r = a = 0,1 м

Потенциальная энергия взаимодействия двух зарядов определяется формулой:

U = k (Q1 Q2) / r

где k - постоянная Кулона (9*10^9 Н·м^2/Кл^2).

Поскольку заряд Q3 отталкивается от заряда Q1 и заряда Q2, работа, необходимая для перемещения заряда Q3 на бесконечность, равна изменению потенциальной энергии системы:

W = U1 - U2

где U1 - потенциальная энергия зарядов Q1 и Q2, U2 - потенциальная энергия заряда Q3 относительно зарядов Q1 и Q2.

Таким образом, работа сил электрического поля при перемещении заряда Q3 на бесконечность равна:

W = [k (Q1 Q2) / r] - [k (Q1 Q3) / r] - [k (Q2 Q3) / r]

Подставляя известные значения, получаем:

W = [(910^9) (710^-6)^2 / 0,1] - [(910^9) 710^-6 910^-9 / 0,1] - [(910^9) (710^-6)(9*10^-9) / 0,1]

W ≈ 2,43 Дж

Таким образом, работа сил электрического поля при перемещении заряда Q3 на бесконечность составляет около 2,43 Дж.