Какую требуется совершить работу , чтобы два заряда по 3,0 мкКл , каждый находящийся в воздухе на расстоянии 0,60 м друг от друга , сблизились да 0,20 м ?

Для того чтобы два заряда сблизились с расстояния 0,60 м до 0,20 м, нужно выполнить работу против силы электростатического отталкивания между ними. Рассчитаем эту работу шаг за шагом.

1. Закон Кулона

Сила взаимодействия между двумя точечными зарядами, согласно закону Кулона, вычисляется по формуле:

где:

• $F$ — сила взаимодействия (в ньютонах),
• $k$ — электрическая постоянная, $k = 9 \cdot 10^9 \, \text{Н} \cdot \text{м}^2/\text{Кл}^2$,
• $q_1$ и $q_2$ — величины зарядов (в кулонах),
• $r$ — расстояние между зарядами (в метрах).

В нашем случае оба заряда одинаковы, $q_1 = q_2 = 3,0 \, \text{мкКл} = 3,0 \cdot 10^{-6} \, \text{Кл}$, и начальное расстояние $r_1 = 0,60 \, \text{м}$.

2. Энергия взаимодействия

Для вычисления работы, которую нужно совершить для сближения зарядов, важно понять изменение энергии системы. Электростатическая потенциальная энергия двух зарядов определяется по формуле:

Работа по перемещению зарядов из начального положения на конечное будет равна изменению этой энергии, то есть разнице потенциальных энергий на начальном и конечном расстояниях.

Потенциальная энергия при начальном расстоянии $r_1 = 0,60 \, \text{м}$:

Потенциальная энергия при конечном расстоянии $r_2 = 0,20 \, \text{м}$:

3. Работа, необходимая для сближения зарядов

Работа, которую нужно совершить для сближения зарядов, равна разнице потенциальных энергий:

Ответ:

Для того чтобы два заряда по 3,0 мкКл, находящихся на расстоянии 0,60 м друг от друга, сблизились до 0,20 м, необходимо совершить работу 0,27 Дж.