¿Cómo puedo determinar el trabajo realizado moviendo una carga?

La fuerza eléctrica es conservadora, por lo que el trabajo realizado es independiente de la ruta. Podemos ver esto si escribimos el trabajo

[matemáticas] W = q \ int_a ^ b \ vec {E} \ cdot d \ vec r [/ matemáticas]

donde ayb son los puntos finales y la integral se toma a lo largo de una trayectoria de desplazamiento y [math] \ vec {E} [/ math] es el campo eléctrico. Como la fuerza de Coulomb está relacionada con el campo por [math] \ vec {E} = \ vec {F} / q [/ math] podemos escribir esto

[matemáticas] W = \ int_a ^ b \ vec {F} \ cdot d \ vec {r} [/ matemáticas]

y la fuerza está relacionada con el potencial por

[matemáticas] \ vec {F} = – \ vec \ nabla \ phi [/ matemáticas]

Por ejemplo, si tenemos una carga [matemática] q_1 [/ matemática] que colocaré en el origen y quiero mover otra carga con [matemática] q_2 [/ matemática] a partir de [matemática] r_a [/ matemática] a [matemáticas] r_b [/ matemáticas]. Necesito realizar algo de trabajo.

[matemáticas] W = \ int_ {r_a} ^ {r_b} \ vec {F} \ cdot d \ vec {r} [/ matemáticas]

sustituyendo

[matemáticas] W = – \ int_ {r_a} ^ {r_b} \ vec \ nabla \ phi \ cdot d \ vec {r} [/ matemáticas]

esto da:

[matemáticas] W = – (\ phi (r_b) – \ phi (r_a)) = – \ Delta \ phi [/ matemáticas]

lo cual no ocurre en el camino que elegimos tomar. Uno simplemente necesita evaluar el potencial en los puntos finales y tomar la diferencia.

La pregunta no me impresiona demasiado; un diagrama ciertamente ayudaría. En su forma actual, es tanto un problema de comprensión como de física.

A medida que leo la pregunta, esencialmente hay una carga de + 3C. Tienes que mover otra carga de + 2C desde una distancia de 2m a una distancia de 3m (o al revés, no creo que la pregunta especifique claramente).

Un método adecuado para adoptar:

1.Calcule el PE eléctrico de la carga móvil en un extremo, por ejemplo, cuando esté a 2 m

2. Repita el cálculo para que esté a 3 m de distancia.

3 La diferencia es el cambio en la energía. es decir, el trabajo realizado en (o por) la carga dependiendo de la dirección del movimiento.

PE (elec) = kQq / r

Un pensamiento: tal vez la pregunta es tratar de ser exigente y esperar que consideres el movimiento en ambas direcciones. Por lo tanto, debe dar a las respuestas una para cada dirección, obviamente serán de la misma magnitud, solo un signo diferente.

Trabajo = carga en coulombs x (diferencia de voltaje entre dos lugares, en voltios)

o,

W = Q x (V2 – V1)

Es decir, cuánto movemos una carga eléctrica.