Відповідь:
Для взаємодії двох зарядів використовується закон Кулона, який говорить, що сила притягування або відштовхування між двома точковими зарядами прямо пропорційна добутку їхніх зарядів і обернено пропорційна квадрату відстані між ними.
Запишемо формулу для закону Кулона:
F = k * (|q1| * |q2|) / r^2
Де F - сила взаємодії, k - електростатична константа (9 * 10^9 Н * м^2 / Кл^2), q1 та q2 - модулі зарядів, r - відстань між зарядами.
У даному випадку, сила взаємодії становить 1 мН (0.001 Н), а відстань між зарядами - 12 см (0.12 м).
Підставимо відомі значення до формули:
0.001 = (9 * 10^9) * (|q1| * |q2|) / (0.12^2)
Так як заряди мають однаковий модуль, |q1| = |q2| = q, можна спростити вираз:
0.001 = (9 * 10^9) * (q^2) / (0.12^2)
Звідси отримуємо:
q^2 = (0.001 * 0.12^2) / (9 * 10^9)
Розрахуємо значення q:
q = √((0.001 * 0.12^2) / (9 * 10^9))
Отримаємо модуль заряду q, який буде однаковий для обох зарядів.
Пояснення:
Робота, виконана електричним полем при переміщенні заряду, визначається формулою:
W = q * ΔV,
де W - робота, q - заряд, ΔV - різниця потенціалів.
В даному випадку, заряд q = 20 мкКл = 20 * 10^(-6) Кл, а різниця потенціалів ΔV = 20 В - 10 В = 10 В.
Підставляючи ці значення до формули, отримуємо:
W = (20 * 10^(-6) Кл) * (10 В) = 0.2 * 10^(-4) Кл * В = 2 * 10^(-5) Дж.
Таким чином, електричне поле виконало роботу у розмірі 2 * 10^(-5) Дж.
Щодо потенціальної енергії заряду, то зміна потенціальної енергії (ΔU) визначається такою формулою:
ΔU = q * ΔV.
У даному випадку, заряд q залишається тим самим, а різниця потенціалів ΔV = 20 В - 10 В = 10 В.
Підставляючи значення, отримуємо:
ΔU = (20 * 10^(-6) Кл) * (10 В) = 0.2 * 10^(-4) Кл * В = 2 * 10^(-5) Дж.
Таким чином, потенціальна енергія заряду збільшується на 2 * 10^(-5) Дж.