Номер 2, страница 393 - гдз по физике 10 класс учебник Грачев, Погожев

Электродинамика. Глава 10. Электростатика. Параграф 70. Электрическое поле. Напряжённость электрического поля. Вопросы - номер 2, страница 393.

Условие.

2. Что такое пробный электрический заряд? Каким требованиям он должен удовлетворять и почему?

Решение.

Пробный электрический заряд — это гипотетический (воображаемый) точечный электрический заряд, который вносят в некоторую точку пространства для определения силовой характеристики электрического поля в этой точке. Он служит инструментом для измерения и описания электрического поля.

Пробный заряд должен удовлетворять следующим требованиям:

1. Его величина должна быть пренебрежимо малой.
Любой заряд создает вокруг себя собственное электрическое поле. Если в исследуемое поле, созданное другими зарядами (источниками поля), внести пробный заряд $q_0$ значительной величины, то его собственное поле может повлиять на заряды-источники, вызвав их перемещение (перераспределение). Это, в свою очередь, изменит то самое поле, которое мы пытаемся измерить. Чтобы измерить характеристики поля, не искажая его, величина пробного заряда должна быть настолько мала, чтобы его влиянием на источники поля можно было пренебречь. В теоретических рассуждениях его величину устремляют к нулю ($q_0 \to 0$). Напряженность поля $\vec{E}$ определяется как предел отношения силы $\vec{F}$, действующей на пробный заряд, к величине этого заряда: $\vec{E} = \lim_{q_0 \to 0} \frac{\vec{F}}{q_0}$.

2. Он должен быть точечным.
Электрическое поле характеризуется в каждой точке пространства. Чтобы измерить характеристику поля (напряженность) именно в точке, а не в некоторой области, пробный заряд должен быть точечным, то есть его размеры должны быть пренебрежимо малы по сравнению с расстояниями, на которых исследуется поле.

3. По соглашению он считается положительным ($q_0 > 0$).
Это требование является условностью, принятой для удобства. Направление вектора напряженности электрического поля $\vec{E}$ по определению совпадает с направлением силы $\vec{F}$, действующей на положительный пробный заряд, помещенный в данную точку поля. Если бы заряд был отрицательным, вектор силы был бы направлен в сторону, противоположную вектору напряженности, что усложнило бы определения и расчеты.

Ответ: Пробный электрический заряд — это умозрительный положительный точечный заряд пренебрежимо малой величины, используемый для исследования электрических полей. Он должен быть точечным для определения характеристик поля в конкретной точке и иметь очень малую величину, чтобы не искажать своим собственным полем исследуемое поле. Положительным его считают по соглашению, чтобы направление силы, действующей на него, совпадало с направлением вектора напряженности поля.