Номер 5, страница 33, часть 2 - гдз по физике 8 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 2. Глава III. Электрические явления. Параграф 15. Электрическое поле - номер 5, страница 33.

Условие.

5. Заряженные шарики с зарядами $\text{q}$ и $-q$ расположены так, как показано на рисунке 15.2. Перенесите рисунок в тетрадь.

Рис. 15.2

а) Укажите на рисунке напряжённость электрического поля, создаваемого положительным зарядом в точках A, B и C.

б) Укажите на рисунке напряжённость электрического поля, создаваемого отрицательным зарядом в точках A, B и C.

в) Укажите на рисунке направление напряжённости электрического поля, создаваемого обоими зарядами в точках A, B и C.

Решение.

Напряжённость электрического поля $\vec{E}$ — это векторная физическая величина, характеризующая электрическое поле в данной точке. Направление вектора напряжённости совпадает с направлением силы, действующей на положительный пробный заряд.

• Вектор напряжённости поля, создаваемого положительным точечным зарядом ($+q$), направлен от заряда.
• Вектор напряжённости поля, создаваемого отрицательным точечным зарядом ($-q$), направлен к заряду.

Модуль напряжённости поля, создаваемого точечным зарядом, обратно пропорционален квадрату расстояния от заряда до точки: $E = k \frac{|q|}{r^2}$.

а) Укажите на рисунке напряжённость электрического поля, создаваемого положительным зарядом в точках А, В и С.

Вектор напряжённости $\vec{E}_q$, создаваемый положительным зарядом $\text{q}$, направлен от него.

• В точке А, находящейся слева от $\text{q}$, вектор $\vec{E}_{qA}$ направлен влево.
• В точках В и С, находящихся справа от $\text{q}$, векторы $\vec{E}_{qB}$ и $\vec{E}_{qC}$ направлены вправо.

Ответ: Направления векторов напряжённости от положительного заряда $\text{q}$ показаны на рисунке: в точке А — влево, в точках В и С — вправо.

б) Укажите на рисунке напряжённость электрического поля, создаваемого отрицательным зарядом в точках А, В и С.

Вектор напряжённости $\vec{E}_{-q}$, создаваемый отрицательным зарядом $-q$, направлен к нему.

• В точках А и В, находящихся слева от $-q$, векторы $\vec{E}_{-qA}$ и $\vec{E}_{-qB}$ направлены вправо.
• В точке С, находящейся справа от $-q$, вектор $\vec{E}_{-qC}$ направлен влево.

Ответ: Направления векторов напряжённости от отрицательного заряда $-q$ показаны на рисунке: в точках А и B — вправо, в точке C — влево.

в) Укажите на рисунке направление напряжённости электрического поля, создаваемого обоими зарядами в точках А, В и С.

Согласно принципу суперпозиции полей, результирующая напряжённость $\vec{E}$ в каждой точке равна векторной сумме напряжённостей полей, создаваемых каждым зарядом в отдельности: $\vec{E} = \vec{E}_q + \vec{E}_{-q}$. Пусть расстояние между соседними точками (например, от А до $\text{q}$) равно $r_0$.

• В точке А: $\vec{E}_{qA}$ направлен влево, $\vec{E}_{-qA}$ — вправо. Расстояние от $\text{q}$ до A равно $r_0$, а от $-q$ до A равно $3r_0$. Так как модуль напряжённости обратно пропорционален квадрату расстояния ($E \propto 1/r^2$), то $E_{qA} > E_{-qA}$. Результирующий вектор $\vec{E}_A$ направлен влево (в сторону большего по модулю вектора).
• В точке B: $\vec{E}_{qB}$ направлен вправо, $\vec{E}_{-qB}$ также направлен вправо. Результирующий вектор $\vec{E}_B$ является их суммой и направлен вправо.
• В точке С: $\vec{E}_{qC}$ направлен вправо, $\vec{E}_{-qC}$ — влево. Расстояние от $\text{q}$ до C равно $3r_0$, а от $-q$ до C равно $r_0$. Поэтому $E_{qC} < E_{-qC}$. Результирующий вектор $\vec{E}_C$ направлен влево.

Ответ: Направления результирующих векторов напряжённости показаны на рисунке: в точке A — влево, в точке B — вправо, в точке C — влево.