Капельку масла, несущую 100 избыточных электронов, поместили в поле закреплённого точечного положительного заряда на расстоянии L от него. Пренебрегая действием других сил (тяжести, сопротивления), укажите, как будут изменяться кинетическая и потенциальная энергия капельки при её свободном движении в этом поле. Ответ аргументируйте.

При помещении капельки масла, несущей 100 лишних электронов, в поле закрепленного точечного положительного заряда на расстоянии L от него, капелька будет двигаться под воздействием кулоновской силы. Поскольку у нас имеется только потенциальное электрическое поле, без других внешних воздействий, можно сказать, что полная механическая энергия капельки сохраняется.

При начале движения капельки из бесконечности, находясь на расстоянии L от положительного заряда, у нее будет только потенциальная энергия, так как кинетическая энергия капельки в этот момент равна нулю. При приближении капельки к заряду, потенциальная энергия уменьшается (так как электрическое поле работает, совершая работу над капелькой и уменьшая ее потенциальную энергию), а кинетическая энергия увеличивается.

Когда капелька достигнет положения с точечным зарядом, у нее будет как потенциальная, так и кинетическая энергия; потенциальная энергия будет минимальной, а кинетическая - максимальной. Далее, при дальнейшем движении в направлении заряда, кинетическая энергия будет уменьшаться, а потенциальная - увеличиваться, пока капелька не остановится.

Таким образом, при свободном движении капельки в поле точечного положительного заряда ее кинетическая и потенциальная энергии будут взаимно преобразовываться, сохраняя суммарную механическую энергию капельки.