Номер 5, страница 412 - гдз по физике 10 класс учебник Касьянов

Авторы: Касьянов В. А.
Тип: Учебник
Издательство: Просвещение
Год издания: 2021 - 2025
Уровень обучения: углублённый
Цвет обложки: белый самолет и молнии изображены
ISBN: 978-5-09-103621-3
Популярные ГДЗ в 10 классе
Параграф 90. Электроёмкость уединённого проводника. 15. Энергия электромагнитного взаимодействия неподвижных зарядов. Электростатика - номер 5, страница 412.
№5 (с. 412)
Условие. №5 (с. 412)
скриншот условия

5. Почему большой заряд не удерживается на сфере малого радиуса?
Решение. №5 (с. 412)
Способность проводящей сферы удерживать на себе электрический заряд ограничена свойствами окружающей среды, как правило, воздуха. Воздух, будучи диэлектриком, обладает определенной электрической прочностью. Электрическая прочность диэлектрика ($E_{проб}$) — это предельное значение напряженности электрического поля, при котором происходит его пробой, то есть диэлектрик начинает проводить ток. Для сухого воздуха при нормальном атмосферном давлении это значение составляет примерно $3 \cdot 10^6$ В/м.
Напряженность электрического поля $E$ на поверхности уединенной проводящей сферы радиусом $R$ с зарядом $Q$ определяется формулой:$E = k \frac{|Q|}{R^2}$где $k$ – коэффициент пропорциональности в законе Кулона ($k = \frac{1}{4\pi\epsilon_0} \approx 9 \cdot 10^9$ Н·м²/Кл²).
Из этой формулы видно, что напряженность поля на поверхности обратно пропорциональна квадрату радиуса сферы ($E \propto \frac{1}{R^2}$). Это означает, что при одинаковом заряде $Q$ на сфере меньшего радиуса создается гораздо более сильное электрическое поле.
Когда мы пытаемся поместить большой заряд $Q$ на сферу малого радиуса $R$, создаваемая напряженность поля $E$ может легко превысить значение электрической прочности воздуха ($E > E_{проб}$). Как только это происходит, молекулы воздуха вблизи поверхности сферы ионизируются, и воздух в этом месте становится проводником. В результате избыточный заряд начинает "стекать" со сферы в окружающее пространство. Этот процесс называется коронным разрядом.
Таким образом, для каждого радиуса сферы существует максимальный заряд $Q_{max}$, который она может удержать в данной среде. Он определяется условием $E \le E_{проб}$, откуда $|Q_{max}| = \frac{E_{проб} R^2}{k}$. Чем меньше радиус $R$, тем меньше и максимальный заряд, который может быть удержан на сфере.
Ответ: Большой заряд не удерживается на сфере малого радиуса, потому что малый радиус кривизны приводит к очень высокой напряженности электрического поля на поверхности. Когда эта напряженность превышает электрическую прочность окружающего воздуха, воздух ионизируется и становится проводящим, что приводит к утечке (стеканию) заряда со сферы.
Другие задания:
Помогло решение? Оставьте отзыв в комментариях ниже.
Присоединяйтесь к Телеграм-группе @top_gdz
ПрисоединитьсяМы подготовили для вас ответ c подробным объяснением домашего задания по физике за 10 класс, для упражнения номер 5 расположенного на странице 412 к учебнику 2021 года издания для учащихся школ и гимназий.
Теперь на нашем сайте ГДЗ.ТОП вы всегда легко и бесплатно найдёте условие с правильным ответом на вопрос «Как решить ДЗ» и «Как сделать» задание по физике к упражнению №5 (с. 412), автора: Касьянов (Валерий Алексеевич), ФГОС (старый) углублённый уровень обучения учебного пособия издательства Просвещение.