Номер 2, страница 277 - гдз по физике 10 класс учебник Кабардин, Орлов

2. Сравните свойства электрического и гравитационного полей.

Электрическое и гравитационное поля, несмотря на разную природу, имеют ряд схожих свойств, но также и существенные различия. Сравнение удобно провести, выделив общие и отличительные черты.

Общие свойства

1. Структура поля. Оба поля являются центральными и векторными. Их можно наглядно представить с помощью силовых линий. Густота силовых линий характеризует величину поля, а касательная к силовой линии в каждой точке — направление действия силы.

2. Закон убывания силы. Сила взаимодействия в обоих полях обратно пропорциональна квадрату расстояния между взаимодействующими объектами (телами или зарядами). Это выражается в математически схожих формулах закона всемирного тяготения Ньютона и закона Кулона:
Сила гравитационного притяжения: $F_g = G \frac{m_1 m_2}{r^2}$
Сила электростатического взаимодействия: $F_e = k \frac{|q_1 q_2|}{r^2}$

3. Принцип суперпозиции. Напряженность (в случае электрического поля) или ускорение свободного падения (в случае гравитационного поля) в любой точке пространства, созданное системой из нескольких источников (зарядов или масс), равно векторной сумме напряженностей или ускорений, создаваемых каждым источником в отдельности.

4. Потенциальность. Оба поля являются консервативными (потенциальными). Это означает, что работа, совершаемая силами поля при перемещении пробного заряда или пробной массы, не зависит от траектории, а определяется только начальным и конечным положениями. Это свойство позволяет ввести для полей скалярные характеристики — потенциал и потенциальную энергию.

Отличительные свойства

1. Источник поля.
- Источником гравитационного поля является масса. Масса — это свойство, присущее всем телам, и она бывает только одного «знака» (положительная).
- Источником электрического поля является электрический заряд. Заряды бывают двух видов: положительные и отрицательные.

2. Характер взаимодействия.
- Вследствие того, что масса бывает только одного вида, гравитационное взаимодействие — это всегда притяжение.
- Наличие двух видов зарядов приводит к тому, что электрическое взаимодействие может быть как притяжением (между разноименными зарядами), так и отталкиванием (между одноименными зарядами).

3. Интенсивность взаимодействия. Электромагнитное взаимодействие неизмеримо сильнее гравитационного. Сила электрического отталкивания между двумя протонами примерно в $10^{36}$ раз превосходит силу их гравитационного притяжения. Именно поэтому гравитация доминирует на масштабах планет и галактик (где тела в целом электрически нейтральны), а электрические силы определяют структуру и свойства вещества на уровне атомов и молекул.

4. Экранирование поля.
- Электрическое поле можно экранировать. Поместив объект внутрь замкнутой проводящей оболочки (клетка Фарадея), можно защитить его от внешних электростатических полей.
- Гравитационное поле экранировать невозможно. Нет известных способов или материалов, которые могли бы блокировать гравитационное взаимодействие.

Ответ:

Электрическое и гравитационное поля имеют схожую математическую структуру: они описываются законом обратных квадратов, для них справедлив принцип суперпозиции, и оба являются потенциальными. Основные различия заключаются в природе их источников (масса у гравитационного, два вида зарядов у электрического), что ведет к разному характеру взаимодействия (гравитация — только притяжение, электричество — притяжение и отталкивание). Кроме того, электрическое взаимодействие на много порядков сильнее гравитационного, и, в отличие от гравитационного, электрическое поле можно экранировать.