Номер 12.5, страница 61 - гдз по физике 8 класс задачник Генденштейн, Кирик

Электромагнитные явления. 12. Электрическое поле - номер 12.5, страница 61.

Условие.

12.5. Каковы главные свойства электрического поля?

Решение.

Электрическое поле — это особый вид материи, существующий вокруг электрических зарядов и проявляющийся в действии на другие заряды. Его главные свойства можно сформулировать следующим образом:

1. Материальность и объективность существования

Электрическое поле является формой материи. Оно существует в пространстве, окружающем электрические заряды, независимо от того, обнаруживаем мы его или нет. Поле обладает энергией, импульсом и, согласно теории относительности, массой. Это означает, что электрическое поле является таким же объективным элементом физической реальности, как и вещество.

Ответ: Электрическое поле материально, существует объективно и обладает энергией.

2. Источники электрического поля

Электрическое поле порождается:
а) Электрическими зарядами. Неподвижные заряды создают электростатическое поле.
б) Изменяющимися во времени магнитными полями. Такое поле называется вихревым электрическим полем и является одной из составляющих электромагнитного поля.

Ответ: Источниками электрического поля являются электрические заряды и переменные магнитные поля.

3. Силовое действие на электрические заряды

Основное свойство, по которому обнаруживается электрическое поле, — это его способность действовать с силой на помещенный в него электрический заряд. Сила $ \vec{F} $, действующая на заряд $ q $, пропорциональна величине этого заряда и напряженности поля $ \vec{E} $ в данной точке: $ \vec{F} = q \vec{E} $. Это свойство делает поле посредником во взаимодействии между зарядами.

Ответ: Электрическое поле оказывает силовое воздействие на электрические заряды.

4. Принцип суперпозиции

Если электрическое 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} = \sum_{i} \vec{E}_i $. Потенциал результирующего поля равен алгебраической сумме потенциалов: $ \phi = \sum_{i} \phi_i $. Этот принцип означает, что поля не влияют друг на друга, а просто накладываются.

Ответ: Поля, созданные разными источниками, накладываются друг на друга, не изменяя друг друга; результирующее поле является суммой исходных полей.

5. Конечная скорость распространения

Изменения в электрическом поле (например, при движении его источника-заряда) распространяются в пространстве не мгновенно, а с конечной скоростью. В вакууме эта скорость равна скорости света $ c \approx 3 \cdot 10^8 $ м/с. Это фундаментальное свойство лежит в основе теории близкодействия, которая утверждает, что взаимодействия передаются через поля с конечной скоростью.

Ответ: Взаимодействия и возмущения в электрическом поле распространяются с конечной скоростью, равной скорости света в вакууме.

6. Энергетическая характеристика

Электрическое поле обладает энергией. Эта энергия распределена в пространстве, где существует поле. Плотность энергии электрического поля (энергия, приходящаяся на единицу объема) в вакууме определяется формулой: $ w_e = \frac{\varepsilon_0 E^2}{2} $, где $ \varepsilon_0 $ — электрическая постоянная, а $ E $ — модуль вектора напряженности поля.

Ответ: Электрическое поле является носителем энергии, которая распределена в пространстве.