1. Разность потенциалов между двумя точками электрического поля равна 400 В. Электрическое поле, перемещая заряд между этими точками, совершило работу 80 мДж. Найдите величину заряда.
2. Найдите напряжённость однородного электрического поля, для которого разность потенциалов двух точек поля, лежащих на одной линии напряжённости на расстоянии 20 см, равна 30В.
3. Электрический заряд 8 нКл, помещенный в некоторую точку электрического поля, обладает энергией 16 мкДж. Какой энергией будет обладать заряд 1 мкКл, помещенный в эту же точку поля?
4. Рассчитайте энергию взаимодействия двух точечных электрических зарядов q1=3 мкКл и q2=4 мкКл, находящихся в вакууме на расстоянии 10 см.
1) 400 мкКл
2) 150 В / м
3) 2 мДж
4) 10.8 Н
Объяснение:
1) СИ:
80 мДж = 80 * 10^(-3) Дж
Формула для вычисления разности потенциалов:
Δφ = A / q
А - работа электрического поля, Дж
q - величина заряда, Кл
Отсюда:
q = A / Δφ = 80 * 10^(-3) / 4 * 10^2 = 40 * 10^(-5) Кл = 400 мкКл
2) СИ:
20 см = 0.2 м
Формула для вычисления напряжения:
U = Ed
где E - напряжённость, В / м
d - расстояние, м
Отсюда:
E= U / d = 30 / 0.2 = 150 В / м
3) CИ:
8 нКл = 8 * 10^(-9) Кл
16 мкДж = 16 * 10^(-6) Дж
1 мкКл = 10^(-6) Кл
Формула для вычисления напряжения:
U = A / q
А - работа электрического поля, Дж
q - величина заряда, Кл
В данном случае А будет равняться энергии заряда. Найдём напряжение электрического поля:
U = 16 * 10^(-6) / 8 * 10^(-9) = 2 * 10^3 = 2000 В
Отсюда энергия второго заряда равна:
A = Uq = 2 * 10^3 * 10^(-6) = 2 * 10^(-3) Дж = 2 мДж
4) СИ:
3 мкКл = 3 * 10^(-6) Кл
4 мкКл = 4 * 10^(-6) Кл
10 см = 0.1 м
Сила взаимодействия двух точечных зарядов расчитывается по формуле:
F = k |q1||q2|/ r²
где k - электрическая постоянная, 9 * 10^9 H * м²/ Кл
q1 и q2 - величины зарядов, Кл
r - расстояние между зарядами
F = 9 * 10^9 * 3 * 10^(-6) * 4 * 10^(-6) / 1 * 10^(-2) = 108 * 10^(-1) Н = 10.8 Н