Номер 8, страница 24, часть 2 - гдз по физике 8 класс рабочая тетрадь Грачев, Погожев

Часть 2. Глава 6. Электрические явления. Параграф 39. Электрическое поле. Напряжённость — силовая характеристика электрического поля - номер 8, страница 24.

Условие.

8. Для каких случаев (рис. 11, $a-г$) в задаче 5 напряженности электрического поля, созданного зарядом 1 в точке нахождения заряда 2, имеют одинаковые направления?

1) только $\text{а}$ и $\text{б}$; 2) только $\text{в}$ и $\text{г}$; 3) ни в одном из случаев; 4) $\text{а}$ и $б, в$ и $\text{г}$.

Отметьте знаком «Х» выбранный вами вариант ответа.

1) ☐; 2) ☐; 3) ☐; 4) ☐.

Точечные заряды $q_1$ и $q_2$	Выражение для расчёта значения силы Кулона, действующей на заряд 2 со стороны заряда 1	Выражения для расчёта значения напряжённости поля, созданного зарядом $q_1$ в точке, где находится заряд $q_2$: $\frac{F}{q_2}$
a -Q -q X 1 м
б -Q q X 1 м
в Q q X 1 м
г Q -q X 1 м

Рис.11

Решение.

Дано:

Рассматриваются четыре случая (а, б, в, г) взаимодействия двух точечных зарядов $q_1$ и $q_2$.
Расстояние между зарядами во всех случаях: $r = 1$ м.
Величины зарядов:
а) $q_1 = -Q$, $q_2 = -q$
б) $q_1 = -Q$, $q_2 = q$
в) $q_1 = Q$, $q_2 = q$
г) $q_1 = Q$, $q_2 = -q$

Все данные представлены в системе СИ.

Найти:

1. Для каждого случая написать выражение для расчёта значения силы Кулона $\text{F}$, действующей на заряд $q_2$ со стороны $q_1$.
2. Для каждого случая написать выражение для расчёта значения напряжённости электрического поля $\text{E}$, созданного зарядом $q_1$ в точке, где находится $q_2$.
3. Определить, в каких случаях направление напряжённости поля, созданного зарядом $q_1$ в точке нахождения заряда $q_2$, совпадает с направлением, указанным стрелкой X.

Решение:

Для решения задачи используем закон Кулона для модуля силы взаимодействия двух точечных зарядов и формулу для модуля напряжённости электрического поля, создаваемого точечным зарядом.
Модуль силы Кулона определяется формулой: $F = k \frac{|q_1 q_2|}{r^2}$, где $\text{k}$ — коэффициент пропорциональности в законе Кулона.
Модуль напряжённости электрического поля, создаваемого зарядом $q_1$ на расстоянии $\text{r}$, определяется формулой: $E = k \frac{|q_1|}{r^2}$.
Направление вектора напряжённости $\vec{E}$ зависит от знака заряда $q_1$, создающего поле:
- если заряд $q_1$ положительный ($q_1 > 0$), вектор $\vec{E}$ направлен от заряда;
- если заряд $q_1$ отрицательный ($q_1 < 0$), вектор $\vec{E}$ направлен к заряду.
Во всех рассматриваемых случаях расстояние $r = 1$ м, следовательно, $r^2 = 1$ м².

а

В данном случае $q_1 = -Q$ и $q_2 = -q$.
Модуль силы Кулона: $F = k \frac{|(-Q) \cdot (-q)|}{1^2} = kQq$.
Модуль напряжённости поля, созданного зарядом $q_1$ в точке нахождения $q_2$: $E = k \frac{|-Q|}{1^2} = kQ$.
Направление вектора напряжённости $\vec{E}$: так как заряд $q_1 = -Q$ отрицательный, вектор напряжённости направлен к заряду $q_1$, то есть влево. Это направление противоположно указанному стрелкой X.

Ответ: Выражение для силы: $F = kQq$. Выражение для напряжённости: $E = kQ$.

б

В данном случае $q_1 = -Q$ и $q_2 = q$.
Модуль силы Кулона: $F = k \frac{|(-Q) \cdot q|}{1^2} = kQq$.
Модуль напряжённости поля, созданного зарядом $q_1$: $E = k \frac{|-Q|}{1^2} = kQ$.
Направление вектора напряжённости $\vec{E}$: так как заряд $q_1 = -Q$ отрицательный, вектор напряжённости направлен к заряду $q_1$, то есть влево. Это направление противоположно указанному стрелкой X.

Ответ: Выражение для силы: $F = kQq$. Выражение для напряжённости: $E = kQ$.

в

В данном случае $q_1 = Q$ и $q_2 = q$.
Модуль силы Кулона: $F = k \frac{|Q \cdot q|}{1^2} = kQq$.
Модуль напряжённости поля, созданного зарядом $q_1$: $E = k \frac{|Q|}{1^2} = kQ$.
Направление вектора напряжённости $\vec{E}$: так как заряд $q_1 = Q$ положительный, вектор напряжённости направлен от заряда $q_1$, то есть вправо. Это направление совпадает с указанным стрелкой X.

Ответ: Выражение для силы: $F = kQq$. Выражение для напряжённости: $E = kQ$.

г

В данном случае $q_1 = Q$ и $q_2 = -q$.
Модуль силы Кулона: $F = k \frac{|Q \cdot (-q)|}{1^2} = kQq$.
Модуль напряжённости поля, созданного зарядом $q_1$: $E = k \frac{|Q|}{1^2} = kQ$.
Направление вектора напряжённости $\vec{E}$: так как заряд $q_1 = Q$ положительный, вектор напряжённости направлен от заряда $q_1$, то есть вправо. Это направление совпадает с указанным стрелкой X.

Ответ: Выражение для силы: $F = kQq$. Выражение для напряжённости: $E = kQ$.

Таким образом, направление напряжённости электрического поля, созданного зарядом $q_1$ в точке нахождения заряда $q_2$, совпадает с направлением, указанным стрелкой (вправо), только в тех случаях, когда заряд $q_1$ является положительным. Это случаи в и г. Следовательно, правильным является вариант ответа 2.

1) ☐ 2) ☒ 3) ☐ 4) ☐