Электрический заряд q1>0 переместили по замкнутому контуру АВСД в поле точечного заряда q2>0 (рисунок). На каких участках работа поля по перемещению заряда была положительной? Отрицательной? Равной нулю? Как изменялась потенциальная энергия системы? Ч

заряд q₂>0 создает в окружающем пространстве радиально-симметричное электрическое поле, направленное от заряда.

Напряженность электрического поля равна Заряд q₁ тоже положительный, поэтому сила, с которой поле заряда q₂ действует на заряд q₁, направлена так же как и напряженность поля На участке АВ заряд q₁>0 перемещается в поле заряда q₂>0 вдоль силовой линии поля, то есть по направлению напряженности поля При этом поле совершает положительную работу. Ее значение можно вычислить с помощью закона сохранения энергии:

- энергия заряда q₁ в поле заряда q₂ в точках А и В, а

- потенциал поля заряда q₂ в точках А и В. Потенциал поля

точечного заряда q₂ равен:

где r, r2 - расстояния от заряда q₂ до точек А и В.

Так как r₁<r₂ А_AB>0.

При этом потенциальная энергия системы уменьшилась:

На участке CD заряд q₂ движется противоположно направлению силовых линий поля. При этом совершается работа A_CD<0. В этом случае потенциальная энергия системы увеличилась:

На участке BC и DA заряд движется перпендикулярно силовым линиям поля, потому работа на этих участках не совершается:

Потенциал поля заряда q₂ и потенциальная энергия системы на этих участках не меняется. Работа электростатического поля не зависит от траектории движения заряда, а зависит только от его начального и конечного положения. Поэтому полная работа по перемещению заряда по замкнутой траектории равна 0: