1 Чему равна работа электрической силы Fэл однородного электрического поля при перемещении точечного заряда q на расстояние ∆x в направлении, совпадающем с направлением его напряжённости (вдоль силовой линии)?
Работа электрической силы \( F_{\text{эл}} \) при перемещении точечного заряда \( q \) на расстояние \( \Delta x \) в направлении, совпадающем с направлением его напряжённости \( E \), определяется формулой: \[ W = q \cdot E \cdot \Delta x \] где \( W \) - работа, \( q \) - заряд, \( E \) - напряжённость поля, \( \Delta x \) - перемещение вдоль силовой линии.
2 Обладает ли система взаимодействующих электрических зарядов потенциальной энергией? Объясните почему.
Система взаимодействующих электрических зарядов обладает потенциальной энергией. Потенциальная энергия в данном контексте определяется как работа, которую нужно совершить при перемещении зарядов из бесконечности в их текущие положения в электрическом поле. Формула для потенциальной энергии взаимодействия двух зарядов \( q_1 \) и \( q_2 \) на расстоянии \( r \) друг от друга: \[ U = \frac{k \cdot q_1 \cdot q_2}{r} \] где \( U \) - потенциальная энергия, \( k \) - постоянная Кулона.
3 Что называют напряжением?
Напряжение в электричестве - это разность потенциалов между двумя точками в электрической цепи. Формально, напряжение (\( V \)) можно определить как отношение работы (\( W \)), совершенной электрическим полем при перемещении единичного положительного заряда между двумя точками, к величине этого заряда (\( q \)): \[ V = \frac{W}{q} \] Единицей измерения напряжения в системе СИ является вольт (В).
4 Чему равен модуль напряжения между двумя точками, расположенными на одной силовой линии однородного электрического поля напряжённостью E на расстоянии ∆x друг от друга?
Модуль напряжения (\( V \)) между двумя точками, расположенными на одной силовой линии однородного электрического поля напряжённостью \( E \) на расстоянии \( \Delta x \) друг от друга, равен произведению напряжённости поля на расстояние между точками: \[ V = E \cdot \Delta x \] где \( V \) - напряжение, \( E \) - напряжённость поля, \( \Delta x \) - расстояние между точками.
5 Почему напряжение называют энергетической характеристикой электрического поля?
Напряжение называют энергетической характеристикой электрического поля, потому что оно определяет работу, которую можно совершить или которая совершается при перемещении заряда между двумя точками в электрическом поле. Напряжение показывает, насколько электрическое поле способно совершать работу по перемещению заряда, и, таким образом, оно связано с потенциальной энергией заряда в данном электрическом поле. Важно отметить, что напряжение само по себе не является энергией, но оно определяет энергетический потенциал системы зарядов.
1 Напряжение между двумя точками в однородном электрическом поле равно 10 В. Как изменится напряжение между этими точками, если напряжённость этого поля увеличится в 5 раз?
2 Как изменится напряжение между двумя точками, расположенными на одной силовой линии однородного электрического поля, если расстояние между ними уменьшить в 2 раза?
3 Какую работу совершит однородное электрическое поле при перемещении заряда 15 нКл, если известно, что напряжение между начальной иконечной точками положения заряда равно 220 В?
Работа (\( W \)), совершаемая электрическим полем при перемещении заряда, может быть найдена по формуле: \[ W = q \cdot V \] где \( q \) - заряд, \( V \) - напряжение. Подставим известные значения: \[ W = (15 \, \text{нКл}) \cdot (220 \, \text{В}) = 3300 \, \text{нДж} \]
4 Какую работу совершит однородное электрическое поле при перемещении заряда 25 нКл из точки B в точку A, если известно, что напряжение между точками A и B равно 100 В?
Работа (\( W \)), совершаемая электрическим полем при перемещении заряда, также может быть найдена по формуле: \[ W = q \cdot V \] где \( q \) - заряд, \( V \) - напряжение. Подставим известные значения: \[ W = (25 \, \text{нКл}) \cdot (100 \, \text{В}) = 2500 \, \text{нДж} \]
5 Напряжённость однородного электрического поля равна 5 В/м. Точечный заряд 25 нКл переместили на 10см вдоль силовой линии поля. Какую работу при этом совершили силы поля? Рассчитайте напряжение между начальной и конечной точками, в которых находился заряд.
* 6 Докажите, что 1 В/м=1 Н/Кл.
Напряжённость электрического поля определяется как сила, действующая на единичный положительный заряд. Таким образом, формула для напряжённости поля (\( E \)) выражается как отношение силы (\( F \)) к величине заряда (\( q \)): \[ E = \frac{F}{q} \]
Напряжение (\( V \)) между двумя точками можно также выразить как отношение работы (\( W \)), совершенной полем, к величине заряда (\( q \)): \[ V = \frac{W}{q} \]
Так как сила (\( F \)) равна напряжённости поля (\( E \)), то подставив это в уравнение для напряжённости, получим: \[ V = E \cdot d \]
Таким образом, действительно верно, что 1 В/м = 1 Н/Кл.