Номер 1, страница 319 - гдз по физике 10 класс учебник Хижнякова, Синявина

Основы электродинамики. Глава 12. Разность потенциалов. Энергия электростатического поля. Параграф 57. Потенциальная энергия заряда в однородном электростатическом поле. Вопросы - номер 1, страница 319.

Условие.

1. Какое наблюдаемое физическое явление свидетельствует о том, что однородное электростатическое поле обладает энергией?

Решение.

О том, что однородное электростатическое поле обладает энергией, свидетельствует его способность совершать работу над электрическими зарядами, помещенными в это поле.

Согласно определению, энергия — это физическая величина, характеризующая способность тела или системы совершать работу. Электростатическое поле действует на электрический заряд $\text{q}$ с силой $\vec{F} = q\vec{E}$. Если заряженная частица перемещается в поле, то сила поля совершает работу $\text{A}$. Эта работа идет на изменение кинетической энергии частицы и/или на совершение работы против других сил. Таким образом, наличие силы, способной перемещать заряды, уже свидетельствует о наличии энергии.

Наблюдаемым физическим явлением, которое наглядно это демонстрирует, является разряд конденсатора. В плоском конденсаторе создается однородное электростатическое поле. При зарядке конденсатора внешний источник совершает работу, которая запасается в виде потенциальной энергии электрического поля между обкладками. Если затем замкнуть обкладки конденсатора на потребитель, например, на электрическую лампочку, то поле начнет перемещать заряды по цепи — потечет электрический ток. В результате этого энергия, запасенная в поле, будет расходоваться, совершая работу. Эта работа превратится в другие виды энергии: в лампочке — в тепловую и световую (лампа вспыхнет и нагреется), в электродвигателе — в механическую. Яркая вспышка лампочки при разряде конденсатора — это и есть прямое наблюдаемое свидетельство того, что электрическое поле обладало энергией и отдало ее.

Другой пример — электрический разряд в газе, например, искра или молния. Это также процесс высвобождения энергии электрического поля, накопленной в пространстве.

Ответ: Способность электростатического поля совершать работу по перемещению электрических зарядов. Наблюдаемым примером является разряд конденсатора через лампочку, в результате чего энергия поля превращается в световую и тепловую энергию, или электрический разряд (искра, молния).