§ 21. Работа силы однородного электростатического поля. Потенциал
Упражнение 15
1. Зависит ли работа силы электростатического поля от траектории движения заряда? Сравните работу силы электростатического поля, образованного заряженными пластинами, при перемещении заряда q по контуру А и контуру В (рис. 117).
2. Отрицательный заряд, модуль которого |q| = 0,50 мкКл, переместили в однородном электростатическом поле на расстояние d = 10 см в направлении линий напряжённости. Определите работу силы поля, совершённую при перемещении заряда, и изменение потенциальной энергии взаимодействия заряда с полем, если модуль его напряжённости .
3. Точечный заряд q = 5,0 нКл перемещают в однородном электростатическом поле, модуль напряжённости которого . Перемещение, модуль которого Δr = 8,0 см, образует угол α = 60° с направлением линий напряжённости поля. Определите работу силы поля, изменения потенциальной и кинетической энергий заряда, если внешняя сила обеспечивает только прямолинейность перемещения заряда.
4. Работа, совершённая силой электростатического поля при переносе заряда q = 2,4 нКл из бесконечности в некоторую точку поля, А = 72 нДж. Определите потенциал этой точки поля. Что изменится, если работу по переносу первоначально неподвижного заряда совершает внешняя сила против силы электростатического поля? Минимальное значение работы внешней силы Авнеш = 72 нДж.
5. Модули напряжённости двух точек поля, создаваемого неподвижным точечным зарядом, отличаются в α = 9 раз. Определите, во сколько раз отличаются потенциалы этих точек поля.
6. Электростатическое поле создано находящимися на расстоянии r = 80 см друг от друга двумя разноимёнными точечными зарядами, модули которых |Q1| = |Q2| = 6,4 нКл. Определите модуль напряжённости и потенциал в точке пространства, находящейся на середине отрезка, соединяющего эти заряды.
7. Уединённая заряженная металлическая сфера радиусом R = 20 см подвешена на неокрашенной шёлковой нити в воздухе. Определите, во сколько раз потенциал электростатического поля положительного заряда сферы в точке, находящейся на расстоянии r1 = 4,0 см от центра сферы, больше потенциала поля заряда сферы в точке, находящейся на расстоянии l = 10 см от поверхности сферы.