Question

Помогите решить задачу по физике

Answer 1

Ответ:

915 мкДж

458 мкДж

Объяснение:

Работа по перенесению заряда из ∞ (φ=0) в данную точку поля, по сути есть его потенциальная энергия в данной точке (W=qφ). Отсюда ясно, что нам надо искать потенциалы. Потенциал заряженного шара снаружи определяется простым соотношением

$\phi =k\frac{q}{R}$ , где q-заряд шара, Кл; R - расстояние от центра шара до данной точки поля, м.

Заряд шара легко найти, перемножив его площадь на поверхностную плотность заряда

$q=S\sigma =4\pi R^2\sigma =4*3.14*0.09^2*10^-^4=1.017*10^-^5$ Кл

Потенциал поля шара на расстоянии 1 см от его поверхности (легко понять что до центра шара расстояние будет 1+9=10 см)

$\phi _1=9*10^9*\frac{1.017*10^-^5}{0.1}=915300$ В

Работа по перемещению заряда в эту точку

$A_1=W_1=q_1\phi _1=10^-^9*915300=0.000915$ Дж (915 мкДж)

Для определения работы на последних 10 см пути надо вычислить разность потенциалов (напряжение) между этими точками

$U=\phi _1-\phi _2=kq(\frac{1}{R_1}-\frac{1}{R_2} )=9*10^9*1.017*10^-^5*(\frac{1}{0.1}-\frac{1}{0.2} )=457650$ В

Работа по перемещению заряда

$A=q_1U=10^-^9*457650=0.000458$ Дж (458 мкДж).