Пылинка, масса и заряд которой m=2,0*10^-8 кг и q=1,0*10^-11 кл соответственно, перемещается из точки 1 электростатического поля в точку 2. Определите потенциал поля в точке 1, если пылинка начинает двигаться из состояния покоя, а модуль скорости движения и потенциал в точке 2 u2=0,40 м/с и f2=120 В соответственно.
Для начала, давай разберемся с некоторыми понятиями, чтобы лучше понять эту задачу.
Масса (m) - это количество вещества, из которого состоит объект. В нашем случае пылинки, ее масса составляет 2,0*10^-8 кг.
Заряд (q) - это электрическая характеристика объекта, которую определяет количество электричества, находящегося на нем. Заряд пылинки равен 1,0*10^-11 Кл.
Электростатическое поле - это область пространства, где действуют силы на заряженные частицы. В нашем случае пылинка перемещается из точки 1 в точку 2 в электростатическом поле.
Потенциал поля (u) - это мера энергии, необходимой для перемещения единичного положительного заряда из бесконечности до данной точки в электростатическом поле.
Теперь, давай пошагово решим эту задачу.
Шаг 1: Нам нужно найти потенциал поля (u) в точке 1.
Шаг 2: Для этого используем формулу для нахождения потенциала поля:
u = -(ф/q),
где u - потенциал поля, ф - работа, выполненная над зарядом для перемещения его из бесконечности до данной точки, q - заряд пылинки.
Шаг 3: Работа (ф) выражается следующей формулой:
ф = масса * (скорость^2) / 2,
где ф - работа, масса - масса пылинки, скорость - модуль скорости движения пылинки.
Шаг 4: Подставляем значения в формулу работы:
ф = (2,0*10^-8 кг) * (0,40 м/с)^2 / 2.
Шаг 5: Рассчитываем значение работы:
ф = 3,2*10^-9 Дж.
Шаг 6: Теперь подставляем значение работы и заряд пылинки в формулу для потенциала поля:
u = -ф / q.
Шаг 7: Рассчитываем значение потенциала поля:
u = -(3,2*10^-9 Дж) / (1,0*10^-11 Кл).
Шаг 8: Приводим выражение к более удобному виду:
u = -(3,2*10^-9 Дж) * (1 Кл / 1,0*10^-11 Кл).
Шаг 9: Выполняем расчет:
u = -3,2*10^2 В.
Ответ: Потенциал поля в точке 1 равен -3,2*10^2 В.
Это детальное решение позволяет школьнику понять каждый шаг решения и легко следовать за ним.