Номер 5, страница 335 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Буховцев

Вопросы к параграфу. Параграф 101. Связь между напряженностью электростатического поля и разностью потенциалов. Эквипотенциальные поверхности. Глава 14. Электростатика - номер 5, страница 335.

Условие.

Решение.

Решение 3.

Решение

Картина эквипотенциальных поверхностей, то есть поверхностей равного потенциала, позволяет получить полную информацию как о направлении, так и о величине (модуле) напряженности электрического поля в различных его точках.

Во-первых, можно определить направление вектора напряженности электрического поля $\vec{E}$. Силовые линии электрического поля, которые показывают направление вектора $\vec{E}$, всегда перпендикулярны эквипотенциальным поверхностям. Направление самого вектора $\vec{E}$ совпадает с направлением наискорейшего убывания потенциала. Таким образом, в любой точке пространства вектор напряженности будет направлен по нормали к эквипотенциальной поверхности в сторону соседней поверхности с более низким потенциалом.

Во-вторых, можно судить о величине (модуле) напряженности поля $E$. Модуль напряженности связан с густотой расположения эквипотенциальных поверхностей. Для двух близких эквипотенциальных поверхностей с разностью потенциалов $\Delta \phi$ и кратчайшим расстоянием между ними $\Delta n$ (измеренным по нормали), модуль напряженности можно оценить по формуле:

$E \approx \frac{|\Delta \phi|}{\Delta n}$

Обычно на картах поля эквипотенциальные поверхности проводят через равные интервалы потенциала (т.е. $\Delta \phi$ является постоянной величиной для любой пары соседних линий). Из формулы видно, что модуль напряженности $E$ обратно пропорционален расстоянию $\Delta n$ между поверхностями. Следовательно:

- В тех областях, где эквипотенциальные поверхности расположены густо (близко друг к другу), расстояние $\Delta n$ мало, и, соответственно, напряженность электрического поля велика.

- В тех областях, где эквипотенциальные поверхности расположены редко (далеко друг от друга), расстояние $\Delta n$ велико, и напряженность поля мала.

Таким образом, по сгущению и разрежению эквипотенциальных поверхностей можно визуально оценить, в каких точках поля его напряженность больше, а в каких — меньше.

Ответ:

По картине эквипотенциальных поверхностей о значении напряженности электрического поля можно судить по двум характеристикам:

1. Направление вектора напряженности $\vec{E}$ в каждой точке перпендикулярно эквипотенциальной поверхности и направлено в сторону уменьшения потенциала.

2. Модуль напряженности $E$ тем больше, чем гуще расположены эквипотенциальные поверхности. В областях, где расстояние между соседними поверхностями мало, поле сильное; где расстояние велико — поле слабое. Это следует из соотношения $E \approx |\frac{\Delta \phi}{\Delta n}|$.