Электродинамика. Электростатика: Работа сил электростатического поля. Разность потенциалов. Расчёт затрачиваемой энергии на перенос заряда

Научитесь определять количество энергии, необходимой для перемещения заряда между точками в электростатическом поле, используя концепции работы сил поля и разности потенциалов. В статье объясняется, как влияет разность потенциалов на затрачиваемую энергию и как учитывать характеристики поля при расчетах. Мы разберем практическую задачу с подробным решением, чтобы показать, как применять эти принципы в реальных ситуациях. Этот материал поможет вам глубже понять основы электростатики и успешно справиться с физическими задачами

Задача

Заряд q переместили из бесконечности на расстояние r от заряда Q, затратив при этом энергию E. Затем заряд q снова переместили на бесконечно удалённое расстояние. Рассчитай, какую энергию необходимо затратить на перемещение заряда q из бесконечности на расстояние R= 2r. Ответ округли до сотых и представь в единицах E

Иллюстрация физической ситуации задачи

Когда заряд q находится на расстоянии r от заряда Q, он имеет потенциальную энергию E в поле заряда Q, при перемещении заряда на расстояние R потенциальная энергия станет равной E₁. Запишем формулу потенциальной энергии взаимодействия двух точечных зарядов для каждой ситуации

Потенциальная энергия взаимодействия двух точечных зарядов для каждой ситуации

Поделим друг на друга левые и правые части, а затем выразим E₁

Искомая величина

Запишем решение и ответ

Решение и ответ

Понимая отношение величин, такие задачки легко решаются в уме.