Номер 1, страница 308 - гдз по физике 10 класс учебник Хижнякова, Синявина

Основы электродинамики. Глава 11. Электромагнитное поле. Напряжённость электростатического поля. Параграф 55. Линии напряжённости электростатического поля. Задания и упражнения - номер 1, страница 308.

Условие.

1. На рис. 236 изображена картина силовых линий электростатического поля, образованного точечным зарядом.

а) Определите знак заряда.

б) Как направлен вектор напряжённости поля в точках А, В и С?

в) В какой из этих точек модуль напряжённости поля наибольший?

Рис. 236

Решение.

а) Определите знак заряда.

Решение: По соглашению, силовые линии электростатического поля начинаются на положительных зарядах и заканчиваются на отрицательных (или уходят в бесконечность). На рисунке 236 силовые линии направлены от центрального точечного заряда. Следовательно, заряд, создающий поле, является положительным.

Ответ: Заряд положительный.

б) Как направлен вектор напряжённости поля в точках А, В и С?

Решение: Вектор напряжённости электростатического поля $\vec{E}$ в любой точке направлен по касательной к силовой линии, проходящей через эту точку, и его направление совпадает с направлением силовой линии. Для поля точечного заряда силовые линии являются радиальными прямыми. Поэтому в точке А вектор напряжённости направлен по радиусу от заряда влево и вверх; в точке В – по радиусу от заряда вертикально вверх; в точке С – по радиусу от заряда вправо и вниз.

Ответ: В каждой точке (А, В и С) вектор напряжённости направлен радиально от центрального заряда по направлению силовой линии.

в) В какой из этих точек модуль напряжённости поля наибольший?

Решение: Модуль напряжённости электростатического поля $\text{E}$, создаваемого точечным зарядом $\text{q}$ на расстоянии $\text{r}$ от него, вычисляется по формуле: $E = k \frac{|q|}{r^2}$. Из формулы видно, что модуль напряжённости поля обратно пропорционален квадрату расстояния до заряда ($E \propto \frac{1}{r^2}$). Это означает, что чем меньше расстояние до заряда, тем больше напряжённость поля. Кроме того, о силе поля можно судить по густоте силовых линий: где линии расположены гуще, там поле сильнее.
На рисунке видно, что точка А находится ближе всего к заряду, точка В — немного дальше, а точка С — дальше всех. Обозначив расстояния от заряда до точек как $r_A$, $r_B$ и $r_C$, получаем соотношение: $r_A < r_B < r_C$.
Следовательно, для модулей напряжённости в этих точках будет выполняться обратное соотношение: $E_A > E_B > E_C$. Таким образом, модуль напряжённости поля наибольший в точке А.

Ответ: Модуль напряжённости поля наибольший в точке А.