На тонком кольце радиусом R = 8,0 (см) равномерно распределен заряд Q = 3,0 (мкКл). На оси кольца на расстоянии l = 12 (см) от центра О находится точечный заряд q = -0,1 (мкКл). Какую работу необходимо совершить, чтобы удалить заряд q на бесконечность?

Позвольте разобрать этот вопрос шаг за шагом.

Первым шагом мы должны вычислить разность потенциалов между точечным зарядом q и бесконечностью. Потенциал определен как работа, необходимая для перемещения заряда из одной точки в другую, деленная на величину заряда. Формула для потенциала двух точек с зарядами q1 и q2 на расстоянии r между ними:

V = k * (q1 / r1 - q2 / r2)

где k - постоянная Кулона, равная 8,99 * 10^9 Н·м^2/Кл^2. В нашем случае, мы хотим вычислить разность потенциалов между точечным зарядом q и бесконечностью, поэтому r1 будет равняться расстоянию от точки q до бесконечности, а r2 - расстоянию от точки q до центра кольца.

r1 = ∞ (бесконечность)
r2 = l = 12 см = 0,12 м

Заменяя все известные значения в формулу, мы получаем:

V = k * (q1 / r1 - q2 / r2)
V = 8,99 * 10^9 Н·м^2/Кл^2 * (-0,1 * 10^-6 Кл / ∞ - 3,0 * 10^-6 Кл / 0,12 м)

Деление на бесконечность дает нам ноль, так как разность потенциалов между точкой в бесконечности и другой точкой равна нулю. Поэтому наше выражение упрощается:

V = 8,99 * 10^9 Н·м^2/Кл^2 * (-3,0 * 10^-6 Кл / 0,12 м)
V = -2,2475 * 10^7 Н·м/Кл

Теперь мы знаем разность потенциалов между точечным зарядом q и бесконечностью. Чтобы найти работу необходимо перемещение заряда q на бесконечность, мы должны умножить эту разность потенциалов на величину заряда q:

W = V * q
W = -2,2475 * 10^7 Н·м/Кл * -0,1 * 10^-6 Кл

Умножение этих значений дает нам:

W = 2,2475 * 10^7 * 0,1 * 10^-6 Ж
W = 2,2475 * 10^(-6) Ж

Таким образом, необходимо совершить работу равную 2,2475 * 10^(-6) Ж, чтобы удалить заряд q на бесконечность.