Номер 3, страница 418 - гдз по физике 10 класс учебник Грачев, Погожев

Вопросы. Параграф 74. Проводники в постоянном электрическом поле. Глава 10. Электростатика. Электродинамика - номер 3, страница 418.

Условие.

3. Как направлены линии напряжённости электростатического поля вблизи поверхности проводника?

Решение.

Решение

В состоянии электростатического равновесия линии напряжённости электростатического поля всегда направлены перпендикулярно (по нормали) к поверхности проводника в любой её точке.

Это объясняется тем, что поверхность проводника в электростатическом поле является эквипотенциальной, то есть все её точки имеют одинаковый потенциал.

Предположим, что вектор напряжённости $\vec{E}$ не перпендикулярен поверхности, а направлен под некоторым углом к ней. Тогда этот вектор можно разложить на две составляющие: нормальную (перпендикулярную) $\vec{E_n}$ и тангенциальную (касательную) $\vec{E_\tau}$.

Наличие тангенциальной составляющей $\vec{E_\tau}$ означало бы, что на свободные заряды, находящиеся на поверхности проводника, действует сила $F_\tau = q E_\tau$, направленная вдоль поверхности. Под действием этой силы заряды начали бы упорядоченно перемещаться вдоль поверхности, что по определению является электрическим током. Однако в условиях электростатики, когда все заряды находятся в равновесии, никаких токов быть не может.

Следовательно, наше предположение неверно, и тангенциальная составляющая напряжённости поля на поверхности проводника должна быть равна нулю: $E_\tau = 0$.

Таким образом, вектор напряжённости $\vec{E}$ у поверхности проводника может иметь только нормальную составляющую, то есть он направлен перпендикулярно поверхности в каждой её точке.

Ответ: Линии напряжённости электростатического поля вблизи поверхности проводника направлены перпендикулярно (по нормали) к этой поверхности в каждой её точке.