Какова работа, необходимая для сближения двух точечных зарядов +4*10(-8) и +3*10(-8) Кл с дистанции 40 см до дистанции 15 см? Какие значения потенциалов зарядов будут в точках после сближения?
Sverkayuschiy_Gnom
Для решения данной задачи мы можем использовать понятие работы и потенциала.
Первым шагом определим работу, необходимую для сближения двух точечных зарядов. Работа \(W\) определяется как изменение потенциальной энергии системы. Для нашей системы зарядов работа будет равна разности потенциальных энергий стартовой и конечной точек.
Потенциальная энергия \(U\) между двумя точечными зарядами может быть вычислена с помощью следующей формулы:
\[U = \frac{k \cdot |q_1 \cdot q_2|}{r}\]
Где:
- \(U\) - потенциальная энергия
- \(k\) - постоянная Кулона, равная \(9 \cdot 10^9 \, \text{Н} \cdot \text{м}^2/\text{Кл}^2\)
- \(q_1\) и \(q_2\) - заряды точечных зарядов
- \(r\) - расстояние между зарядами
Исходя из нашей задачи, у нас есть два заряда: \(q_1 = +4 \cdot 10^{-8} \, \text{Кл}\) и \(q_2 = +3 \cdot 10^{-8} \, \text{Кл}\). Расстояние между зарядами изменяется от 40 см до 15 см.
Для начала, посчитаем работу, необходимую для сближения зарядов. Разность потенциальных энергий:
\[
W = U_{\text{нач}} - U_{\text{кон}}
\]
\[
W = \frac{k \cdot |q_1 \cdot q_2|}{r_{\text{нач}}} - \frac{k \cdot |q_1 \cdot q_2|}{r_{\text{кон}}}
\]
Подставляя значения, получаем:
\[
W = \frac{(9 \cdot 10^9 \, \text{Н} \cdot \text{м}^2/\text{Кл}^2) \cdot |(4 \cdot 10^{-8} \, \text{Кл}) \cdot (3 \cdot 10^{-8} \, \text{Кл})|}{0.4 \, \text{м}} - \frac{(9 \cdot 10^9 \, \text{Н} \cdot \text{м}^2/\text{Кл}^2) \cdot |(4 \cdot 10^{-8} \, \text{Кл}) \cdot (3 \cdot 10^{-8} \, \text{Кл})|}{0.15 \, \text{м}}
\]
Далее, решим полученное выражение и получим значение работы.
Теперь рассмотрим вторую часть задачи и найдем значения потенциалов зарядов в точках после сближения. Потенциал \(V\) в точке, создаваемый зарядом \(q\), определяется по формуле:
\[
V = \frac{k \cdot q}{r}
\]
где:
- \(V\) - потенциал
- \(k\) - постоянная Кулона
- \(q\) - заряд точечного заряда
- \(r\) - расстояние до точечного заряда
Мы можем использовать эту формулу для расчета потенциалов зарядов. Подставив значения зарядов и расстояний, мы можем посчитать значения потенциалов после сближения зарядов.
Первый заряд \(q_1\) будет иметь следующий потенциал в новой точке:
\[
V_1 = \frac{(9 \cdot 10^9 \, \text{Н} \cdot \text{м}^2/\text{Кл}^2) \cdot (4 \cdot 10^{-8} \, \text{Кл})}{0.15 \, \text{м}}
\]
Аналогично, второй заряд \(q_2\) будет иметь следующий потенциал:
\[
V_2 = \frac{(9 \cdot 10^9 \, \text{Н} \cdot \text{м}^2/\text{Кл}^2) \cdot (3 \cdot 10^{-8} \, \text{Кл})}{0.15 \, \text{м}}
\]
Подставляем значения и решаем полученные выражения, чтобы получить значения потенциалов зарядов после сближения.
Таким образом, чтобы ответить на данную задачу, нам нужно:
1. Рассчитать работу, необходимую для сближения двух зарядов, используя формулу работы.
2. Рассчитать значения потенциалов зарядов в точках после сближения, используя формулу потенциала.
Мы можем использовать данные формулы и значения из условия задачи, чтобы решить задачу и получить ответы.
Первым шагом определим работу, необходимую для сближения двух точечных зарядов. Работа \(W\) определяется как изменение потенциальной энергии системы. Для нашей системы зарядов работа будет равна разности потенциальных энергий стартовой и конечной точек.
Потенциальная энергия \(U\) между двумя точечными зарядами может быть вычислена с помощью следующей формулы:
\[U = \frac{k \cdot |q_1 \cdot q_2|}{r}\]
Где:
- \(U\) - потенциальная энергия
- \(k\) - постоянная Кулона, равная \(9 \cdot 10^9 \, \text{Н} \cdot \text{м}^2/\text{Кл}^2\)
- \(q_1\) и \(q_2\) - заряды точечных зарядов
- \(r\) - расстояние между зарядами
Исходя из нашей задачи, у нас есть два заряда: \(q_1 = +4 \cdot 10^{-8} \, \text{Кл}\) и \(q_2 = +3 \cdot 10^{-8} \, \text{Кл}\). Расстояние между зарядами изменяется от 40 см до 15 см.
Для начала, посчитаем работу, необходимую для сближения зарядов. Разность потенциальных энергий:
\[
W = U_{\text{нач}} - U_{\text{кон}}
\]
\[
W = \frac{k \cdot |q_1 \cdot q_2|}{r_{\text{нач}}} - \frac{k \cdot |q_1 \cdot q_2|}{r_{\text{кон}}}
\]
Подставляя значения, получаем:
\[
W = \frac{(9 \cdot 10^9 \, \text{Н} \cdot \text{м}^2/\text{Кл}^2) \cdot |(4 \cdot 10^{-8} \, \text{Кл}) \cdot (3 \cdot 10^{-8} \, \text{Кл})|}{0.4 \, \text{м}} - \frac{(9 \cdot 10^9 \, \text{Н} \cdot \text{м}^2/\text{Кл}^2) \cdot |(4 \cdot 10^{-8} \, \text{Кл}) \cdot (3 \cdot 10^{-8} \, \text{Кл})|}{0.15 \, \text{м}}
\]
Далее, решим полученное выражение и получим значение работы.
Теперь рассмотрим вторую часть задачи и найдем значения потенциалов зарядов в точках после сближения. Потенциал \(V\) в точке, создаваемый зарядом \(q\), определяется по формуле:
\[
V = \frac{k \cdot q}{r}
\]
где:
- \(V\) - потенциал
- \(k\) - постоянная Кулона
- \(q\) - заряд точечного заряда
- \(r\) - расстояние до точечного заряда
Мы можем использовать эту формулу для расчета потенциалов зарядов. Подставив значения зарядов и расстояний, мы можем посчитать значения потенциалов после сближения зарядов.
Первый заряд \(q_1\) будет иметь следующий потенциал в новой точке:
\[
V_1 = \frac{(9 \cdot 10^9 \, \text{Н} \cdot \text{м}^2/\text{Кл}^2) \cdot (4 \cdot 10^{-8} \, \text{Кл})}{0.15 \, \text{м}}
\]
Аналогично, второй заряд \(q_2\) будет иметь следующий потенциал:
\[
V_2 = \frac{(9 \cdot 10^9 \, \text{Н} \cdot \text{м}^2/\text{Кл}^2) \cdot (3 \cdot 10^{-8} \, \text{Кл})}{0.15 \, \text{м}}
\]
Подставляем значения и решаем полученные выражения, чтобы получить значения потенциалов зарядов после сближения.
Таким образом, чтобы ответить на данную задачу, нам нужно:
1. Рассчитать работу, необходимую для сближения двух зарядов, используя формулу работы.
2. Рассчитать значения потенциалов зарядов в точках после сближения, используя формулу потенциала.
Мы можем использовать данные формулы и значения из условия задачи, чтобы решить задачу и получить ответы.
Знаешь ответ?