Видеоучебник / Физика / Видеоуроки. Решение задач по физике. Электродинамика. / Потенциальная энергия заряженного тела в однородном электростатическом поле. Разность потенциалов

Потенциальная энергия заряженного тела в однородном электростатическом поле. Разность потенциалов

Урок 4. Видеоуроки. Решение задач по физике. Электродинамика.

На данном уроке мы рассмотрим потенциальную энергию заряженного тела. Также, мы поговорим о такой важной величине, как разность потенциалов. Она также называется электрическим напряжением.

Конспект урока "Потенциальная энергия заряженного тела в однородном электростатическом поле. Разность потенциалов"

«Не в количестве знаний заключается образование,

а в полном понимании и искусном применении всего того, что знаешь»

А. Дистервег

Задача 1. При перемещении заряда между точками с разностью потенциалов 2 кВ, электрическое поле совершило работу 50 мкДж. Найдите модуль этого заряда.

ДАНО:

СИ

РЕШЕНИЕ

Разность потенциалов между двумя точками поля определяется как отношение работы поля по переносу заряда из одной точки в другую к величине этого заряда

Тогда величина заряда

Ответ: 25 нКл.

Задача 2. Электрон влетает в однородное электростатическое поле так, как показано на рисунке. Его начальная скорость равна 10⁷ м/с. Определите скорость электрона после того, как он пройдёт разность потенциалов 75 В.

ДАНО:

РЕШЕНИЕ

По закону сохранения энергии, изменение кинетической энергии равно изменению потенциальной энергии с противоположным знаком.

Известно, что работа равна изменению потенциальной энергии с противоположным знаком

Кроме тог работа электростатического поля

Тогда

Проверим размерности

Ответ: 8,6×10⁶ м/с

Задача 3. Точечный положительный заряд переместился в однородном электростатическом поле на 2 см, двигаясь в направлении под углом 45° к направлению линий напряжённости. При этом его потенциальная энергия уменьшилась на 30 нДж. Найдите величину заряда, если напряжённость поля равна 250 Н/Кл.

ДАНО:

СИ

РЕШЕНИЕ

Изменение потенциальной энергии отрицательное, поэтому работа поля должна быть положительной.

Известно, что заряд положительный, поэтому, он смещается в направлении, совпадающим с направлением линий напряжённости. Работа зависит не от самого модуля перемещения, а от проекции вектора перемещения на ось, параллельную линиям напряжённости.

Тогда заряд

Проверим размерности

Ответ: 8,5 нКл.

Задача 4. Даны две точки А и В, потенциалы в которых равны 25 В и 5 В соответственно. За какое время протон переместится из точки А в точку В, если длина отрезка АВ составляет 30 см. Считать что начальная скорость протона в точке А равна нулю.

ДАНО:

РЕШЕНИЕ

Запишем второй закон Ньютона для протона

В проекциях на ось Ох

Сила, действующая на протон со стороны поля, определяется как произведение заряда протона и напряжённости электрического поля

Потенциалы в токах А и В равны

Тогда разность потенциалов между этими точками

Изменение потенциальной энергии с противоположным знаком, а это равно работе электрического поля. Работа поля по переносу заряда определяется как произведение заряда, напряжённости поля и расстояния, на которое заряд был перенесён