Номер 2, страница 299 - гдз по физике 10 класс учебник Хижнякова, Синявина

Основы электродинамики. Глава 11. Электромагнитное поле. Напряжённость электростатического поля. Параграф 53. Напряжённость электростатического поля. Вопросы - номер 2, страница 299.

Условие.

2. Каким требованиям должен удовлетворять пробный заряд?

Решение.

2. Пробный заряд — это гипотетический точечный электрический заряд, который вносят в определённую точку пространства для исследования характеристик электрического поля в этой точке. Чтобы измерение было точным и пробный заряд не искажал исследуемое поле, он должен удовлетворять следующим ключевым требованиям:

1. Величина заряда должна быть пренебрежимо малой. Основное требование к пробному заряду $q_0$ — его величина должна быть настолько мала, чтобы создаваемое им собственное электрическое поле не вызывало перераспределения зарядов, которые создают исследуемое поле. Если бы пробный заряд был большим, он бы своим полем изменил то самое поле, которое он предназначен измерять, что привело бы к неверным результатам. В теоретической физике напряжённость электрического поля $\text{E}$ определяется как предел отношения силы $\text{F}$, действующей на пробный заряд, к величине этого заряда $q_0$ при условии, что $q_0$ стремится к нулю: $E = \lim_{q_0 \to 0} \frac{F}{q_0}$.

2. Заряд должен быть положительным. По международному соглашению (конвенции) пробный заряд принято считать положительным ($q_0 > 0$). Это соглашение введено для удобства. Оно позволяет однозначно определить направление вектора напряжённости электрического поля: направление вектора $\text{E}$ в данной точке совпадает с направлением силы $\text{F}$, которая действовала бы на положительный пробный заряд, помещённый в эту точку. Если бы использовался отрицательный пробный заряд, вектор силы был бы направлен в сторону, противоположную вектору напряжённости.

3. Заряд должен быть точечным. Это означает, что его геометрическими размерами можно пренебречь по сравнению с расстояниями до источников поля. Это позволяет характеризовать электрическое поле в конкретной точке пространства, а не в некотором объёме, который занимал бы протяжённый заряд.

Ответ: Пробный заряд должен быть точечным, положительным и обладать настолько малой величиной, чтобы не вносить заметных искажений в исследуемое им электрическое поле.