Задача № 3. В однородном электрическом поле напряжённостью E = 2 кВ/см переместили заряд q = −20 нКл в направлении силовой линии поля на расстояние d = 10 см. Найти работу поля A, изменение потенциальной энергии поля ΔWп и напряжение (разность потенциалов) U между начальной и конечной точками перемещения.

Переведём величины в СИ: \(E=2\cdot10^5\) В/м, \(d=0.10\) м, \(q=-20\cdot10^{-9}\) Кл.

1. Работа поля при перемещении заряда вдоль поля: \(A=qEd\).
2. Подставляем: \(A=(-20\cdot10^{-9})(2\cdot10^5)(0.10)=-4\cdot10^{-4}\) Дж.
3. Изменение потенциальной энергии противоположно работе поля: \(\Delta W_{п}=-A=4\cdot10^{-4}\) Дж.
4. Потенциал убывает по направлению поля, поэтому разность потенциалов «начальная минус конечная»: \(U=Ed=(2\cdot10^5)(0.10)=2\cdot10^4\) В.

Если под разностью потенциалов понимать «конечная минус начальная», она равна \(-20\) кВ.

Ответ: \(A=-4\cdot10^{-4}\) Дж; \(\Delta W_{п}=4\cdot10^{-4}\) Дж; \(U_{нач}-U_{кон}=20\) кВ.