Эксперимент, страница 131 - гдз по физике 10 класс учебник Закирова, Аширов

Эксперимент

Исследуйте пространство вокруг точечных зарядов и заряженных пластин с использование приборов для наблюдения силовых линий электростатического поля (рис. 137).

Puc. 137. Расположение волосинок, взвешенных в масле вокруг заряженных тел

Решение

Данный эксперимент предназначен для визуализации картин силовых линий электростатических полей, создаваемых различными конфигурациями заряженных тел. Метод основан на явлении поляризации диэлектриков в электрическом поле.

В кювету с диэлектрической жидкостью (например, касторовым маслом) помещают мелкие диэлектрические частицы (взвесь измельченных волосинок, манной крупы или других подобных материалов). В эту же кювету помещают электроды, которым сообщают заряды. Под действием электрического поля частицы поляризуются, превращаясь в миниатюрные электрические диполи. Силы, действующие на концы этих диполей, создают вращающий момент, который ориентирует частицы вдоль силовых линий поля. Частицы выстраиваются в цепочки, делая видимой картину силовых линий.

Исследование пространства вокруг двух точечных разноименных зарядов

В масло помещаются два электрода малого размера (шарики), которые подключаются к разным полюсам высоковольтного источника питания. Один электрод заряжается положительно, а другой — отрицательно. В результате взвешенные частицы выстраиваются, как показано на верхнем рисунке.

Наблюдаемая картина показывает, что силовые линии электростатического поля начинаются на положительном заряде и заканчиваются на отрицательном. Линии не пересекаются. Густота линий характеризует напряженность (силу) поля: там, где линии гуще (ближе к зарядам и между ними), поле сильнее; где линии реже (вдали от зарядов), поле слабее.

Ответ: Эксперимент показывает, что силовые линии поля электрического диполя представляют собой кривые, выходящие из положительного заряда и входящие в отрицательный. Густота линий указывает на неоднородность поля: оно наиболее сильное вблизи зарядов.

Исследование пространства вокруг двух параллельных заряженных пластин

В масло помещаются два плоских параллельных электрода (пластины), которые также подключаются к разным полюсам источника высокого напряжения. В результате взвешенные частицы формируют картину, показанную на нижнем рисунке.

Наблюдается, что в центральной части пространства между пластинами волосинки располагаются по прямым, параллельным друг другу линиям, перпендикулярным поверхностям пластин. Расстояние между соседними цепочками частиц примерно одинаково. Это свидетельствует о том, что поле в этой области является однородным, то есть его напряженность одинакова по модулю и направлению во всех точках. У краев пластин силовые линии искривляются, что указывает на неоднородность поля в этих областях (так называемый «краевой эффект»).

Ответ: Эксперимент показывает, что электростатическое поле между двумя параллельными разноименно заряженными пластинами (вдали от краев) является однородным: его силовые линии параллельны друг другу и перпендикулярны пластинам. У краев пластин наблюдается искривление силовых линий, где поле становится неоднородным.