Сборник задач по ядерной физике Ядерная реакция Законы сохранения импульсная диаграмма Термоядерная реакция фотоэффект Эффект Комптона Закон Кирхгофа Волновая функция Уравнение Шрёдингера Длина волны Дебройля Волновые пакеты Туннельный эффект Оператор энергии Оператор импульса

ЭЛЕКТРОСТАТИКА Примеры решения задач начало


 Пример 1. Диполь с электрическим моментом р=2 нКл·м находится в однородном электрическом поле напряженностью Е=30 кВ/м. Вектор р составляет угол α=60˚ с направлением си­ловых линий поля. Опреде­лить произведенную внешними силами работу А поворота диполя на угол β=30°.

Р е ш е н и е. Из ис­ходного положения (рис. 16.2, а) диполь можно по­вернуть на угол β=30º=π/6 двумя способами: или по часовой стрелке до угла α10 - β=π/3 - π/6=π/6 (рис. 16.2, б), или против часовой стрелки до угла α2=α0+β=π/3+π/6=π/2 (рис. 16.2, в).

В первом случае диполь будет повертываться под действием сил поля. Следовательно, работа внешних сил при этом отрицатель­на. Во втором случае поворот может быть произведен только под действием внешних сил, и, следовательно, работа внешних сил при этом положительна.

Работу, совершаемую при повороте диполя, можно вычислять двумя способами: 1) непосредственно интегрированием выражения элементар­ной работы; 2) с помощью соотношения между работой и изменением потенциальной энергии диполя в электрическом поле.

1-й способ. Эле­ментарная работа при повороте диполя на угол α dA=M=pE sinα , а полная работа при повороте на угол от α0 до α

Произведя интегрирование, получим

 (1)

Работа внешних сил при повороте диполя по часовой стрелке

 мкДж,

против часовой стрелки

мкДж.

2-й способ. Работа А внешних сил связана с изменением потен­циальной энергии ΔП соотношением A=ΔП=П2 - П1, где П1 и П2- потенциальные энергии системы соответственно в начальном и конечном состояниях. Так как потенциальная энергия диполя в электрическом поле выражается формулой П= -рЕ cos а, то

А=рЕ (cos α0 - cos α), (2)

что совпадает с формулой (1), полученной первым спо­собом

Решение задач по физике, электротехнике, математике