§ З Работа поля протона над электроном на круговой орбите
Какая работа совершается электростатическим полем протона атома водорода над электроном, вращающимся вокруг протона по круговой орбите радиусом 5,3⋅10−11 м?
Решение
Дано:
м (орбита круговая).
Решение:
Способ (через потенциальную энергию). Электрон движется по окружности, центр которой — протон, поэтому расстояние между зарядами всё время одинаково. По формуле () потенциальная энергия электрона в поле протона
зависит только от
, а значит, в начальной и конечной точках траектории
. По формуле §
работа сил поля
Способ (через силу). Сила Кулона направлена вдоль радиуса к протону, а скорость электрона (и малое перемещение) направлена по касательной к орбите, то есть перпендикулярно силе. Работа силы на каждом малом участке, значит, и на всём пути.
Вывод: кинетическая энергия электрона при движении по круговой орбите не меняется, поле работу не совершает.
