Чтобы рассчитать работу, совершённую при перемещении заряда в однородном электростатическом поле, можно использовать формулу:
[ A = q \cdot E \cdot d \cdot \cos(\varphi) ]
где:
- ( A ) — работа,
- ( q ) — заряд,
- ( E ) — напряжённость электрического поля,
- ( d ) — перемещение,
- ( \varphi ) — угол между направлением перемещения и направлением линий напряжённости (в данном случае, так как движение происходит в направлении линий напряжённости, угол равен 0, и ( \cos(0) = 1 )).
Давайте подставим известные значения:
- Заряд ( q = -5 \times 10^{-7} \, \text{Кл} )
- Напряжённость электрического поля ( E = 2 \times 10^{3} \, \text{Н/Кл} )
- Перемещение ( d = 10 \, \text{см} = 0.1 \, \text{м} )
Теперь подставим эти значения в формулу:
[ A = (-5 \times 10^{-7} \, \text{Кл}) \cdot (2 \times 10^{3} \, \text{Н/Кл}) \cdot (0.1 \, \text{м}) \cdot \cos(0) ]
Поскольку ( \cos(0) = 1 ), формула упрощается до:
[ A = (-5 \times 10^{-7}) \cdot (2 \times 10^{3}) \cdot (0.1) ]
Теперь произведём расчёты:
Сначала рассчитаем произведение:
[ -5 \times 10^{-7} \cdot 2 \times 10^{3} = -10 \times 10^{-4} = -1 \times 10^{-3} ]
Затем умножим на 0.1:
[ -1 \times 10^{-3} \cdot 0.1 = -1 \times 10^{-4} ]
Таким образом, работа, совершённая при перемещении заряда, равна:
[ A = -1 \times 10^{-4} \, \text{Дж} ]
Отрицательное значение работы указывает на то, что работа совершается против электрического поля, поскольку заряд имеет отрицательный знак.