Каково напряжение между точками 1 и 2 электростатического поля, если пылинка, масса которой составляет 2,0 * 10(в -8 степени) кг, а заряд -1,0 * 10(в -11 степени) Кл, перемещается из точки 1 в точку 2, при этом модуль скорости пылинки увеличивается с 0,20 м/с до 0,30 м/с?
Черепаха
Для решения этой задачи, мы можем использовать законы электростатики и законы сохранения энергии.
1. Определим работу силы электрического поля при перемещении пылинки из точки 1 в точку 2. Для этого воспользуемся формулой работы \(W\):
\[W = q \cdot \Delta V\]
где \(q\) - заряд пылинки, а \(\Delta V\) - изменение потенциала между точками 1 и 2.
2. Так как пылинка перемещается из точки 1 в точку 2, она приобретает кинетическую энергию. Зная начальную и конечную скорость (\(v_1\) и \(v_2\) соответственно) и массу пылинки (\(m\)), можем рассчитать изменение кинетической энергии при помощи формулы:
\[\Delta KE = \frac{1}{2} m (v_2^2 - v_1^2)\]
3. Закон сохранения энергии гласит, что работа силы электрического поля должна быть равна изменению кинетической энергии:
\[W = \Delta KE\]
Теперь, объединим все эти формулы для нахождения \(\Delta V\).
\[\Delta V = \frac{\Delta KE}{q}\]
Подставим значения:
\[\Delta V = \frac{\frac{1}{2} m (v_2^2 - v_1^2)}{q}\]
\[\Delta V = \frac{\frac{1}{2} (2,0 \times 10^{-8} \, \text{кг}) ((0,30 \, \text{м/с})^2 - (0,20 \, \text{м/с})^2)}{-1,0 \times 10^{-11} \, \text{Кл}}\]
Выполним вычисления:
\[\Delta V = \frac{\frac{1}{2} (2,0 \times 10^{-8} \, \text{кг}) ((0,09 \, \text{м}^2/\text{с}^2) - (0,04 \, \text{м}^2/\text{с}^2))}{-1,0 \times 10^{-11} \, \text{Кл}}\]
\[\Delta V = \frac{-0,5 \times 10^{-8} \, \text{кг} \times 0,05 \, \text{м}^2/\text{с}^2}{-1,0 \times 10^{-11} \, \text{Кл}}\]
\[\Delta V = -2,5 \times 10^{-10} \, \text{кг} \times \text{м}^2/\text{с}^2/\text{Кл}\]
\[\Delta V = -2,5 \times 10^{-2} \, \text{В}\]
Таким образом, напряжение между точками 1 и 2 составляет -0,025 В (отрицательное значение указывает на потенциальную разность с точки 2 до точки 1).
1. Определим работу силы электрического поля при перемещении пылинки из точки 1 в точку 2. Для этого воспользуемся формулой работы \(W\):
\[W = q \cdot \Delta V\]
где \(q\) - заряд пылинки, а \(\Delta V\) - изменение потенциала между точками 1 и 2.
2. Так как пылинка перемещается из точки 1 в точку 2, она приобретает кинетическую энергию. Зная начальную и конечную скорость (\(v_1\) и \(v_2\) соответственно) и массу пылинки (\(m\)), можем рассчитать изменение кинетической энергии при помощи формулы:
\[\Delta KE = \frac{1}{2} m (v_2^2 - v_1^2)\]
3. Закон сохранения энергии гласит, что работа силы электрического поля должна быть равна изменению кинетической энергии:
\[W = \Delta KE\]
Теперь, объединим все эти формулы для нахождения \(\Delta V\).
\[\Delta V = \frac{\Delta KE}{q}\]
Подставим значения:
\[\Delta V = \frac{\frac{1}{2} m (v_2^2 - v_1^2)}{q}\]
\[\Delta V = \frac{\frac{1}{2} (2,0 \times 10^{-8} \, \text{кг}) ((0,30 \, \text{м/с})^2 - (0,20 \, \text{м/с})^2)}{-1,0 \times 10^{-11} \, \text{Кл}}\]
Выполним вычисления:
\[\Delta V = \frac{\frac{1}{2} (2,0 \times 10^{-8} \, \text{кг}) ((0,09 \, \text{м}^2/\text{с}^2) - (0,04 \, \text{м}^2/\text{с}^2))}{-1,0 \times 10^{-11} \, \text{Кл}}\]
\[\Delta V = \frac{-0,5 \times 10^{-8} \, \text{кг} \times 0,05 \, \text{м}^2/\text{с}^2}{-1,0 \times 10^{-11} \, \text{Кл}}\]
\[\Delta V = -2,5 \times 10^{-10} \, \text{кг} \times \text{м}^2/\text{с}^2/\text{Кл}\]
\[\Delta V = -2,5 \times 10^{-2} \, \text{В}\]
Таким образом, напряжение между точками 1 и 2 составляет -0,025 В (отрицательное значение указывает на потенциальную разность с точки 2 до точки 1).
Знаешь ответ?