如图,AB=2l,是以B为中心、l为半径的半圆。A点放置正点电荷+q,B点放置负点电荷-q。
如图,AB=2l,OCD是以B点为圆心,l为半径的半圆.A点有正电荷+q,B点有负电荷-q.(1)将单位正电荷从O点沿弧OCD移到D点,电场力对它做了多少功?(2)把单位负电荷从D到AB的延长线移到无穷远处,电场力对它做了多少功?
点电荷电势能公式为:
E=-kq1q2/r
其中q1是场源电荷,q2是试探电荷,r是两个点电荷的距离.
公式可通过微积分导出,原理公式为点电荷库仑力公式与功的定义公式.
(1)隔离法分析,发现B处电荷未做功.(因为轨迹在B处电荷电场的等势面上)
那么,代入已知条件:q1=q,q2=1,r=l
A处电荷做功为
W=|E2-E1|
=kq/(l)-kq/(3l)
=2kq/(3l)
(2)注意到无穷远处电势能为0.(r→∞则E→0)
所以A处电荷做功
W1=-kq/(3l)(引力做负功)
B处电荷做功
W2=kq/l
总体来看
W=W1+W2
=2kq/3l