Ответьте на вопросы, страница 132 - гдз по физике 10 класс учебник Закирова, Аширов

Ответьте на вопросы

1. Почему силовые линии электрического поля не пересекаются?

2. Почему изменение положения точечного заряда, внесенного в однородное поле, не влияет на значение, действующей на него силы?

1. Почему силовые линии электрического поля не пересекаются?

Силовые линии электрического поля — это воображаемые линии, используемые для наглядного представления электрического поля. По определению, касательная к силовой линии в любой ее точке совпадает по направлению с вектором напряженности электрического поля $\vec{E}$ в этой точке. Вектор напряженности, в свою очередь, определяет направление силы, действующей на положительный пробный заряд, помещенный в данную точку.

Если предположить, что две силовые линии могут пересечься, то в точке их пересечения можно было бы провести две разные касательные. Это означало бы, что в одной и той же точке пространства вектор напряженности $\vec{E}$ имеет два различных направления. Соответственно, на пробный заряд, помещенный в эту точку, должны были бы действовать две силы, направленные в разные стороны.

Однако это физически невозможно. В каждой конкретной точке пространства результирующая сила, действующая на заряд, может иметь только одно направление. Следовательно, и вектор напряженности электрического поля $\vec{E}$ в любой точке пространства является уникальным по величине и направлению.

Таким образом, допущение о пересечении силовых линий приводит к логическому и физическому противоречию.

Ответ: Силовые линии электрического поля не пересекаются, потому что в каждой точке поля вектор напряженности имеет единственное, определенное направление. Пересечение линий означало бы, что в одной точке вектор напряженности имеет два направления одновременно, что невозможно.

2. Почему изменение положения точечного заряда, внесенного в однородное поле, не влияет на значение, действующей на него силы?

Однородным электрическим полем называется такое поле, вектор напряженности $\vec{E}$ которого одинаков во всех его точках. Это означает, что и модуль, и направление вектора $\vec{E}$ постоянны по всему объему, занимаемому полем. Графически такое поле изображают в виде параллельных прямых линий, расположенных на равном расстоянии друг от друга.

Сила $\vec{F}$, с которой электрическое поле действует на помещенный в него точечный заряд $q$, определяется по формуле: $\vec{F} = q\vec{E}$.

Из данной формулы следует, что сила, действующая на заряд, зависит от величины самого заряда $q$ и от напряженности поля $\vec{E}$ в той точке, где этот заряд находится.

Поскольку в однородном поле напряженность $\vec{E}$ является константой ($\vec{E} = const$), ее значение не зависит от положения заряда. При перемещении заряда из одной точки однородного поля в любую другую, вектор напряженности $\vec{E}$ в новом местоположении заряда будет точно таким же. Так как величина заряда $q$ также не меняется, то и произведение $q\vec{E}$, то есть сила $\vec{F}$, остается постоянной величиной как по модулю, так и по направлению.

Ответ: Сила, действующая на заряд, определяется произведением величины заряда на напряженность поля ($\vec{F} = q\vec{E}$). В однородном поле напряженность постоянна во всех точках. Поэтому при изменении положения заряда напряженность поля в точке его нахождения не меняется, а значит, и действующая на него сила остается неизменной.