Номер 2, страница 117 - гдз по физике 8 класс учебник Громов, Родина

Глава 3. Электрические явления. Параграф 29. Электрические явления в природе и технике. Вспомните - номер 2, страница 117.

Условие.

Что такое электрическое поле?

Решение.

Электрическое поле — это особый вид материи, который существует в пространстве вокруг электрических зарядов (или тел, обладающих электрическим зарядом), а также возникает при изменении магнитного поля во времени. Оно невидимо и неосязаемо, но его можно обнаружить по силовому воздействию на другие электрические заряды, помещенные в это поле. Концепция поля была введена Майклом Фарадеем, чтобы объяснить, как заряды взаимодействуют друг с другом на расстоянии, не соприкасаясь (теория близкодействия).

Основные свойства электрического поля

1. Материальность: Электрическое поле, наряду с веществом, является одной из форм существования материи. Оно обладает энергией, импульсом и массой.

2. Источник: Поле порождается электрическими зарядами. Любой электрический заряд создает вокруг себя электрическое поле, которое распространяется в пространстве. Также поле создается изменяющимися во времени магнитными полями (явление электромагнитной индукции).

3. Обнаружение: Поле обнаруживается по его действию на пробный электрический заряд. Если на заряд, внесенный в некоторую область пространства, действует сила, значит, в этой области существует электрическое поле.

4. Скорость распространения: Изменения в электрическом поле (например, при движении его источника) распространяются в пространстве не мгновенно, а с конечной скоростью, равной скорости света в вакууме ($c \approx 3 \cdot 10^8$ м/с).

Ответ: Основные свойства электрического поля заключаются в том, что оно материально, создается зарядами, обнаруживается по действию на другие заряды и распространяется с конечной скоростью.

Характеристики электрического поля

Для количественного описания электрического поля используют две основные характеристики: напряженность и потенциал.

1. Напряженность электрического поля ($\vec{E}$): Это силовая характеристика поля. Напряженность в данной точке пространства — это векторная физическая величина, равная отношению силы $\vec{F}$, действующей на помещенный в эту точку пробный положительный заряд $\text{q}$, к величине этого заряда.
Формула: $\vec{E} = \frac{\vec{F}}{q}$
Направление вектора напряженности $\vec{E}$ совпадает с направлением силы, действующей на положительный пробный заряд. Единица измерения в СИ — вольт на метр (В/м) или ньютон на кулон (Н/Кл).
Напряженность поля, создаваемого точечным зарядом $\text{Q}$ на расстоянии $\text{r}$ от него, определяется по формуле: $E = k \frac{|Q|}{r^2}$, где $\text{k}$ — коэффициент пропорциональности (электростатическая постоянная).

2. Потенциал электрического поля ($\phi$): Это энергетическая характеристика поля. Потенциал в данной точке — это скалярная физическая величина, равная отношению потенциальной энергии $W_п$, которой обладает пробный заряд $\text{q}$ в этой точке, к величине этого заряда.
Формула: $\phi = \frac{W_п}{q}$
Потенциал показывает, какой потенциальной энергией обладал бы единичный положительный заряд, помещенный в данную точку поля. Единица измерения в СИ — вольт (В).
Потенциал поля, создаваемого точечным зарядом $\text{Q}$ на расстоянии $\text{r}$ от него, определяется по формуле: $\phi = k \frac{Q}{r}$.

Ответ: Электрическое поле характеризуется силовой величиной — напряженностью ($\vec{E}$), и энергетической — потенциалом ($\phi$).

Принцип суперпозиции и визуализация

Если электрическое поле создано системой из нескольких зарядов, то напряженность (и потенциал) результирующего поля в любой точке пространства равна векторной (для напряженности) или алгебраической (для потенциала) сумме напряженностей (потенциалов) полей, создаваемых в этой точке каждым из зарядов в отдельности.
$\vec{E}_{общ} = \sum_{i} \vec{E}_i$
$\phi_{общ} = \sum_{i} \phi_i$

Для наглядного представления электрическое поле изображают с помощью силовых линий (линий напряженности). Это воображаемые линии, касательные к которым в каждой точке совпадают по направлению с вектором напряженности $\vec{E}$. Силовые линии начинаются на положительных зарядах и заканчиваются на отрицательных (или уходят в бесконечность). Густота линий характеризует величину напряженности поля: где линии гуще, там поле сильнее.

Ответ: Принцип суперпозиции позволяет рассчитывать поля сложных систем зарядов, а силовые линии служат для их наглядного графического представления.