Номер 2, страница 313 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Буховцев

Вопросы к параграфу. Параграф 94. Электрическое поле. Глава 14. Электростатика - номер 2, страница 313.

Условие.

Решение.

Решение 3.

Электростатическое поле — это частный случай электрического поля, создаваемый неподвижными относительно инерциальной системы отсчета электрическими зарядами. Оно обладает рядом фундаментальных свойств.

1. Источниками электростатического поля являются электрические заряды.

Электростатическое поле материально и неразрывно связано со своими источниками — электрическими зарядами. Оно существует в пространстве, окружающем эти заряды. Для графического представления поля используют силовые линии, которые начинаются на положительных зарядах и заканчиваются на отрицательных (или уходят в бесконечность). Фундаментальное свойство связи поля с его источниками описывается теоремой Гаусса: поток вектора напряженности электрического поля через любую замкнутую поверхность пропорционален суммарному заряду, заключенному внутри этой поверхности.

Ответ: Поле создается электрическими зарядами и существует в пространстве вокруг них.

2. Электростатическое поле действует на электрические заряды с определенной силой.

Основное силовое проявление электростатического поля заключается в том, что оно действует на любой электрический заряд, помещенный в него. Сила $\vec{F}$, действующая на пробный заряд $q$, помещенный в точку поля с напряженностью $\vec{E}$, определяется формулой: $\vec{F} = q\vec{E}$. Эта сила называется кулоновской силой. Направление силы $\vec{F}$ совпадает с направлением вектора напряженности $\vec{E}$, если заряд $q$ положителен, и противоположно ему, если заряд отрицателен.

Ответ: Поле оказывает силовое воздействие на помещенные в него электрические заряды.

3. Электростатическое поле является потенциальным (консервативным).

Работа, совершаемая силами электростатического поля при перемещении заряда из одной точки в другую, не зависит от формы траектории, а определяется только начальным и конечным положением заряда. Как следствие, работа сил поля при перемещении заряда по любому замкнутому контуру равна нулю. Математически это свойство выражается тем, что циркуляция вектора напряженности электростатического поля по любому замкнутому контуру равна нулю: $\oint_L \vec{E} \cdot d\vec{l} = 0$. Потенциальность поля позволяет ввести его энергетическую скалярную характеристику — потенциал $\phi$.

Ответ: Работа сил поля по перемещению заряда не зависит от траектории, что позволяет охарактеризовать поле с помощью потенциала.

4. Для электростатического поля справедлив принцип суперпозиции.

Если электростатическое поле создается системой из нескольких зарядов, то напряженность результирующего поля в любой точке пространства равна векторной сумме напряженностей полей, создаваемых в этой точке каждым из зарядов в отдельности: $\vec{E} = \vec{E}_1 + \vec{E}_2 + \dots + \vec{E}_n = \sum_{i} \vec{E}_i$. Аналогично, потенциал результирующего поля равен алгебраической (скалярной) сумме потенциалов полей, создаваемых каждым из зарядов: $\phi = \phi_1 + \phi_2 + \dots + \phi_n = \sum_{i} \phi_i$.

Ответ: Поле, создаваемое системой зарядов, равно сумме полей, создаваемых каждым зарядом в отдельности.

5. Электростатическое поле обладает энергией.

Как форма материи, электростатическое поле является носителем энергии. Эта энергия локализована в пространстве, в котором существует поле. Плотность энергии (энергия, приходящаяся на единицу объема) электростатического поля в вакууме определяется выражением $w = \frac{\varepsilon_0 E^2}{2}$, где $\varepsilon_0$ — электрическая постоянная, а $E$ — модуль вектора напряженности поля.

Ответ: Поле обладает энергией, которая распределена в пространстве, где оно существует.