Номер 2, страница 425 - гдз по физике 10 класс учебник Грачев, Погожев

Авторы: Грачев А. В., Погожев В. А., Салецкий А. М., Боков П. Ю.
Тип: Учебник
Серия: алгоритм успеха
Издательство: Просвещение
Год издания: 2011 - 2025
Уровень обучения: базовый и углублённый
Цвет обложки: бирюзовый изображена солнечная система со всеми планетами
ISBN: 978-5-09-091742-1
Популярные ГДЗ в 10 классе
Упражнения. Параграф 75. Диэлектрики в постоянном электрическом поле. Глава 10. Электростатика. Электродинамика - номер 2, страница 425.
№2 (с. 425)
Условие. №2 (с. 425)
скриншот условия

2. Заряд металлического шара $Q = 10 \text{ мкКл}$. Радиус шара $r = 10 \text{ см}$. Шар находится в керосине. Определите напряжённость поля на расстояниях $R_1 = 5 \text{ см}$ и $R_2 = 20 \text{ см}$ от центра шара. Рассчитайте потенциалы указанных точек и потенциал этого шара, считая потенциал бесконечно удалённой от него точки равным нулю.
Решение. №2 (с. 425)
Дано:
Заряд металлического шара $Q = 10 \text{ мкКл}$
Радиус шара $r = 10 \text{ см}$
Расстояние от центра до точки 1: $R_1 = 5 \text{ см}$
Расстояние от центра до точки 2: $R_2 = 20 \text{ см}$
Среда — керосин (диэлектрическая проницаемость $\epsilon = 2$)
Коэффициент пропорциональности $k = \frac{1}{4\pi\epsilon_0} = 9 \cdot 10^9 \frac{\text{Н} \cdot \text{м}^2}{\text{Кл}^2}$
$Q = 10 \cdot 10^{-6} \text{ Кл}$
$r = 0.1 \text{ м}$
$R_1 = 0.05 \text{ м}$
$R_2 = 0.2 \text{ м}$
Найти:
$E_1, E_2, \phi_1, \phi_2, \phi_{шара}$
Решение:
Определение напряжённости поля на расстояниях $R_1$ и $R_2$
1. Для точки на расстоянии $R_1 = 5$ см от центра шара.
Поскольку расстояние $R_1 < r$ ($0.05 \text{ м} < 0.1 \text{ м}$), точка находится внутри металлического шара. Согласно электростатике, напряжённость электрического поля внутри проводника равна нулю.
$E_1 = 0 \frac{\text{В}}{\text{м}}$
2. Для точки на расстоянии $R_2 = 20$ см от центра шара.
Поскольку расстояние $R_2 > r$ ($0.2 \text{ м} > 0.1 \text{ м}$), точка находится вне шара. Электрическое поле заряженного шара в точке вне его эквивалентно полю точечного заряда, расположенного в центре шара. Напряжённость поля в диэлектрической среде определяется формулой:
$E_2 = \frac{k \cdot |Q|}{\epsilon \cdot R_2^2}$
Подставляем значения:
$E_2 = \frac{9 \cdot 10^9 \frac{\text{Н} \cdot \text{м}^2}{\text{Кл}^2} \cdot 10 \cdot 10^{-6} \text{ Кл}}{2 \cdot (0.2 \text{ м})^2} = \frac{9 \cdot 10^4}{2 \cdot 0.04} = \frac{9 \cdot 10^4}{0.08} = 1.125 \cdot 10^6 \frac{\text{В}}{\text{м}}$
Ответ: Напряжённость поля на расстоянии $R_1 = 5$ см равна $E_1 = 0 \frac{\text{В}}{\text{м}}$; на расстоянии $R_2 = 20$ см равна $E_2 = 1.125 \cdot 10^6 \frac{\text{В}}{\text{м}}$.
Расчёт потенциалов указанных точек и потенциала этого шара
1. Потенциал в точке на расстоянии $R_1 = 5$ см.
Так как точка находится внутри проводящего шара, её потенциал постоянен и равен потенциалу на поверхности шара. Потенциал на поверхности шара в диэлектрике:
$\phi_1 = \phi_{шара} = \frac{k \cdot Q}{\epsilon \cdot r}$
$\phi_1 = \frac{9 \cdot 10^9 \frac{\text{Н} \cdot \text{м}^2}{\text{Кл}^2} \cdot 10 \cdot 10^{-6} \text{ Кл}}{2 \cdot 0.1 \text{ м}} = \frac{9 \cdot 10^4}{0.2} = 4.5 \cdot 10^5 \text{ В} = 450 \text{ кВ}$
2. Потенциал шара.
Потенциал шара равен потенциалу на его поверхности, который мы уже вычислили.
$\phi_{шара} = 4.5 \cdot 10^5 \text{ В}$
3. Потенциал в точке на расстоянии $R_2 = 20$ см.
Так как точка находится вне шара, её потенциал рассчитывается по формуле для точечного заряда:
$\phi_2 = \frac{k \cdot Q}{\epsilon \cdot R_2}$
$\phi_2 = \frac{9 \cdot 10^9 \frac{\text{Н} \cdot \text{м}^2}{\text{Кл}^2} \cdot 10 \cdot 10^{-6} \text{ Кл}}{2 \cdot 0.2 \text{ м}} = \frac{9 \cdot 10^4}{0.4} = 2.25 \cdot 10^5 \text{ В} = 225 \text{ кВ}$
Ответ: Потенциал в точке на расстоянии $R_1 = 5$ см равен $\phi_1 = 4.5 \cdot 10^5 \text{ В}$; потенциал в точке на расстоянии $R_2 = 20$ см равен $\phi_2 = 2.25 \cdot 10^5 \text{ В}$; потенциал шара равен $\phi_{шара} = 4.5 \cdot 10^5 \text{ В}$.
Другие задания:
Помогло решение? Оставьте отзыв в комментариях ниже.
Присоединяйтесь к Телеграм-группе @top_gdz
ПрисоединитьсяМы подготовили для вас ответ c подробным объяснением домашего задания по физике за 10 класс, для упражнения номер 2 расположенного на странице 425 к учебнику серии алгоритм успеха 2011 года издания для учащихся школ и гимназий.
Теперь на нашем сайте ГДЗ.ТОП вы всегда легко и бесплатно найдёте условие с правильным ответом на вопрос «Как решить ДЗ» и «Как сделать» задание по физике к упражнению №2 (с. 425), авторов: Грачев (Александр Васильевич), Погожев (Владимир Александрович), Салецкий (Александр Михайлович), Боков (Павел Юрьевич), ФГОС (старый) базовый и углублённый уровень обучения учебного пособия издательства Просвещение.