Номер 1, страница 379 - гдз по физике 10 класс учебник Касьянов

Вопросы. Параграф 81. Напряжённость электростатического поля. 14. Силы электромагнитного взаимодействия неподвижных зарядов. Электростатика - номер 1, страница 379.

Условие.

1. Предложите способ обнаружения в пространстве электростатического поля.

Решение.

Обнаружить электростатическое поле в пространстве можно, основываясь на его фундаментальном свойстве — способности действовать с силой на электрические заряды. Таким образом, для обнаружения поля необходимо использовать "детектор", который содержит свободные заряды или сам является заряженным телом.

Наиболее прямой и наглядный способ заключается в использовании пробного заряда. Пробный заряд — это точечный заряд $q_0$, величина которого считается достаточно малой, чтобы он не искажал исследуемое поле.

Порядок действий:

1. Взять небольшое легкое тело, например, шарик из бузины, пенопласта или гильзу из фольги, и подвесить его на длинной, тонкой, непроводящей нити (например, шелковой). Это тело будет играть роль пробного заряда.
2. Сообщить этому телу небольшой электрический заряд. Например, прикоснуться к нему заряженной стеклянной палочкой (положительный заряд) или эбонитовой палочкой, потертой о мех (отрицательный заряд).
3. Внести заряженное тело на нити в ту область пространства, где предполагается наличие электростатического поля.
4. Наблюдать за поведением тела. Если на него начнет действовать сила, которая вызовет его отклонение от вертикального положения, это будет являться прямым доказательством существования в данной точке электростатического поля.

Сила $\vec{F}$, действующая на пробный заряд $q_0$, связана с напряженностью электростатического поля $\vec{E}$ соотношением $\vec{F} = q_0 \vec{E}$. Если пробный заряд положительный ($q_0 > 0$), то направление силы $\vec{F}$ (и, соответственно, направление отклонения шарика) совпадет с направлением вектора напряженности $\vec{E}$. Если сила отсутствует и шарик остается в положении равновесия, значит, в данной точке пространства электростатическое поле отсутствует.

Другим, более чувствительным, способом является использование электроскопа или электрометра. Если поднести к шару (кондуктору) незаряженного электроскопа источник поля (например, заряженное тело), то в проводящих частях электроскопа (шар, стержень, лепестки) произойдет перераспределение зарядов за счет явления электростатической индукции. Заряды, противоположные по знаку заряду источника поля, соберутся на шаре, а одноименные заряды — на лепестках. В результате лепестки окажутся одноименно заряженными и оттолкнутся друг от друга. Расхождение лепестков будет однозначно указывать на наличие вблизи электроскопа электростатического поля.

Ответ: Чтобы обнаружить электростатическое поле, нужно в исследуемую точку пространства поместить пробный электрический заряд (например, заряженный легкий шарик на изолирующей нити). Если на заряд начнет действовать электрическая сила, вызывающая его отклонение, то это свидетельствует о наличии поля. Также можно использовать электроскоп: если при внесении в поле его лепестки расходятся, поле существует.