Номер 3, страница 33, часть 2 - гдз по физике 8 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 2. Глава III. Электрические явления. Параграф 15. Электрическое поле - номер 3, страница 33.

Условие.

3. Выполните в своей тетради аналогичное задание для отрицательного заряда.

Решение.

Поскольку "аналогичное задание" для положительного заряда, как правило, включает в себя описание и графическое представление его электрического поля, выполним те же действия для отрицательного заряда.

а) Картина линий напряженности электрического поля.

Электрическое поле отрицательного точечного заряда является радиальным. Линии напряженности (силовые линии) представляют собой прямые линии, направленные к заряду. Они начинаются на бесконечности (или на положительных зарядах) и заканчиваются на данном отрицательном заряде. Густота линий уменьшается по мере удаления от заряда, что указывает на ослабление поля с расстоянием. Вектор напряженности $\vec{E}$ в любой точке поля направлен по касательной к силовой линии в этой точке, то есть вдоль радиуса, к заряду.

Ответ: Линии напряженности электрического поля отрицательного точечного заряда – это радиальные прямые, которые направлены к заряду.

б) Картина эквипотенциальных поверхностей.

Эквипотенциальные поверхности – это поверхности, во всех точках которых потенциал электрического поля имеет одинаковое значение. Для уединенного точечного отрицательного заряда эквипотенциальные поверхности представляют собой концентрические сферы, в центре которых находится заряд. Линии напряженности электрического поля всегда перпендикулярны эквипотенциальным поверхностям. По мере удаления от заряда расстояние между соседними эквипотенциальными поверхностями (для одной и той же разности потенциалов) увеличивается, так как поле становится слабее.

Ответ: Эквипотенциальные поверхности для отрицательного точечного заряда – это концентрические сферы с центром в точке расположения заряда.

в) Зависимость потенциала поля от расстояния до заряда.

Потенциал $\phi$ электрического поля, создаваемого точечным зарядом $\text{q}$ на расстоянии $\text{r}$ от него, определяется формулой (при условии, что потенциал на бесконечности принят за ноль):

$\phi = k \frac{q}{r}$

где $\text{k}$ – коэффициент пропорциональности, в системе СИ $k = \frac{1}{4\pi\epsilon_0} \approx 9 \cdot 10^9 \, \text{Н} \cdot \text{м}^2/\text{Кл}^2$.

Так как заряд $\text{q}$ отрицательный ($q < 0$), потенциал $\phi$ в любой точке поля также будет отрицательным. С увеличением расстояния $\text{r}$ от заряда, знаменатель дроби растет, следовательно, абсолютное значение потенциала $|\phi|$ уменьшается. Поскольку потенциал отрицателен, его значение алгебраически увеличивается (становится менее отрицательным) и стремится к нулю при $r \to \infty$. Таким образом, при движении от заряда (против линий напряженности) потенциал возрастает, а при движении к заряду (вдоль линий напряженности) – убывает.

Ответ: Потенциал поля отрицательного точечного заряда отрицателен, обратно пропорционален расстоянию до заряда ($\phi = k \frac{q}{r}$, где $q < 0$), и алгебраически увеличивается (стремится к нулю) при увеличении этого расстояния.