Групповое задание, страница 317 - гдз по физике 10 класс учебник часть 1 Генденштейн, Дик

Электростатика. Глава 8. Свойства электрического поля. Параграф 38. Напряжённость электрического поля - страница 317.

Условие.

Групповое задание

Разделитесь на две группы. Представитель одной группы выходит к доске и изображает систему, состоящую из одного или двух заряженных тел, а представитель другой группы изображает схематически линии напряжённости поля, создаваемого этими заряженными телами. Затем группы меняются ролями. Проигрывает та группа, представитель которой не смог в течение 30 секунд правильно изобразить линии напряжённости.

Решение.

Это задание представляет собой интерактивное упражнение для отработки навыков изображения силовых линий электрического поля. Суть задания заключается в том, что одна команда предлагает конфигурацию из одного или двух электрических зарядов, а вторая команда должна за ограниченное время (30 секунд) правильно нарисовать картину линий напряжённости этого поля.

Для успешного выполнения задания необходимо помнить основные свойства линий напряжённости электрического поля:

1. Линии напряжённости всегда направлены от положительных зарядов к отрицательным. Они начинаются на положительных зарядах (или в бесконечности) и заканчиваются на отрицательных (или уходят в бесконечность).
2. Касательная к линии напряжённости в любой её точке совпадает по направлению с вектором напряжённости электрического поля $ \vec{E} $ в этой точке. Поэтому на линиях изображают стрелки, указывающие направление.
3. Линии напряжённости никогда не пересекаются друг с другом.
4. Густота линий характеризует интенсивность (модуль) электрического поля: где поле сильнее, там линии расположены гуще.

Рассмотрим несколько примеров, которые могут быть предложены в ходе выполнения этого группового задания.

Пример 1: Одиночный положительный точечный заряд ($+q$)

Первая группа рисует на доске точечный положительный заряд. Вторая группа должна изобразить линии напряжённости. Для уединённого положительного заряда линии напряжённости представляют собой прямые лучи, которые радиально расходятся от заряда в бесконечность. Стрелки на линиях указывают направление от заряда.

Ответ: Картина поля представляет собой радиально расходящиеся от заряда прямые линии.

Пример 2: Одиночный отрицательный точечный заряд ($-q$)

Первая группа рисует на доске точечный отрицательный заряд. Вторая группа изображает силовые линии. В этом случае линии напряжённости также являются прямыми радиальными линиями, но они направлены из бесконечности к заряду. Стрелки на линиях указывают направление к заряду.

Ответ: Картина поля представляет собой радиально сходящиеся к заряду прямые линии.

Пример 3: Система из двух разноимённых зарядов (электрический диполь $+q$ и $-q$)

Первая группа рисует два точечных заряда, «+» и «–», на небольшом расстоянии друг от друга. Вторая группа должна показать, что линии напряжённости начинаются на положительном заряде и заканчиваются на отрицательном. Между зарядами линии изгибаются, образуя характерную картину дипольного поля.

Ответ: Силовые линии выходят из положительного заряда и входят в отрицательный, формируя симметричную картину вокруг оси, соединяющей заряды.

Пример 4: Система из двух одноимённых зарядов (например, два положительных заряда $+q_1$ и $+q_2$)

Первая группа рисует два заряда со знаком «+». Линии напряжённости в этом случае выходят из каждого положительного заряда и уходят в бесконечность. В области между зарядами силовые линии от одного заряда «отталкиваются» от силовых линий другого, изгибаясь и создавая область с ослабленным полем. Если заряды равны ($q_1 = q_2$), то точно посередине между ними напряжённость поля будет равна нулю, и в этой точке силовых линий не будет.

Ответ: Силовые линии от каждого заряда уходят в бесконечность, изгибаясь и отталкиваясь друг от друга в пространстве между зарядами. Существует точка (или область), где поле равно нулю.