Eine Ladung von -2 C ist am Ursprung. Wie viel Energie würde an eine 4 C-Ladung angelegt oder aus dieser freigesetzt werden, wenn sie von (7, 5) nach (3, -2) bewegt wird?

Eine Ladung von -2 C ist am Ursprung. Wie viel Energie würde an eine 4 C-Ladung angelegt oder aus dieser freigesetzt werden, wenn sie von (7, 5) nach (3, -2) bewegt wird?
Anonim

Lassen # q_1 = -2C #, # q_2 = 4C #, # P = (7,5) #, # Q = (3.-2) #, und # O = (0,0) #

Die Entfernungsformel für kartesische Koordinaten lautet

# d = sqrt ((x_2-x_1) ^ 2 + (y_2-y_1) ^ 2 #

Woher # x_1, y_1 #, und # x_2, y_2, # sind die kartesischen Koordinaten von zwei Punkten.

Abstand zwischen Ursprung und Punkt P, d # | OP | # ist gegeben durch.

# | OP | = sqrt ((7-0) ^ 2 + (5-0) ^ 2) = sqrt (7 ^ 2 + 5 ^ 2) = sqrt (49 + 25) = sqrt74 #

Abstand zwischen Ursprung und Punkt Q, d # | OQ | # ist gegeben durch.

# | OQ | = sqrt ((3-0) ^ 2 + (- 2-0) ^ 2) = sqrt ((3) ^ 2 + (- 2) ^ 2) = sqrt (9 + 4) = sqrt13 #

Abstand zwischen Punkt P und Punkt Q, d # | PQ | # ist gegeben durch.

# | PQ | = sqrt ((3-7) ^ 2 + (- 2-5) ^ 2) = sqrt ((- 4) ^ 2 + (- 7) ^ 2) = sqrt (16 + 49) = sqrt65 #

Ich werde das elektrische Potential an Punkten herausarbeiten # P # und # Q #.

Dann werde ich das nutzen, um den möglichen Unterschied zwischen den beiden Punkten herauszufinden.

Dies ist die Arbeit, die durch das Verschieben einer Gebühreneinheit zwischen den beiden Punkten ausgeführt wird.

Die Arbeit beim Bewegen eines # 4C # Gebühr zwischen # P # und # Q # kann daher durch Multiplikation der Potentialdifferenz mit ermittelt werden #4#.

Das elektrische Potential aufgrund einer Ladung # q # aus der Ferne # r # ist gegeben durch:

# V = (k * q) / r #

Woher # k # ist eine Konstante und ihr Wert ist # 9 * 10 ^ 9Nm ^ 2 / C ^ 2 #.

Also das Potenzial am Punkt # P # gegen Gebühr # q_1 # ist gegeben durch:

# V_P = (k * q_1) / sqrt74 #

Das Potenzial bei # Q # wegen der Gebühr # q_1 # ist gegeben durch:

# V_Q = (k * q_1) / sqrt13 #

Der potentielle Unterschied ist also gegeben durch:

# V_Q-V_P = (k * q_1) / sqrt13- (k * q_1) / sqrt74 = (k * q_1) (1 / sqrt13-1 / sqrt74) #

Also die Arbeit erledigt beim Bewegen eines # q_2 # Gebühr zwischen diesen 2 Punkten ist gegeben durch:

# W = q_2 (V_Q-V_P) = 4 (k * q_1) (1 / sqrt13-1 / sqrt74) = 4 (9 * 10 ^ 9 * (- 2)) (1 / sqrt13-1 / sqrt74) = - 11.5993 * 10 ^ 9 #

Dies ist die geleistete Arbeit.

Es sind keine Entfernungseinheiten angegeben. Wenn dies in Metern wäre, wäre die Antwort in Joules.