Номер 2, страница 109 - гдз по физике 8 класс учебник Хижнякова, Синявина

Глава 6. Электрический заряд. Электрическое поле. Параграф 30. Однородное электрическое поле. Работа сил однородного электрического поля. Вопросы - номер 2, страница 109.

Условие.

2. Как на опыте доказать, что электрическое поле, созданное двумя разноимённо заряженными пластинами, обладает энергией?

Решение.

2. Чтобы на опыте доказать, что электрическое поле обладает энергией, необходимо продемонстрировать, что это поле способно совершить работу, которая преобразуется в другие виды энергии (например, в тепловую или световую). Система из двух разноимённо заряженных пластин является простейшим конденсатором.

Для проведения эксперимента необходимо выполнить следующие действия:

1. Взять плоский конденсатор (две параллельные пластины) и зарядить его от источника постоянного тока. В процессе зарядки одна пластина приобретёт положительный заряд $+q$, а другая — отрицательный $-q$. Между пластинами возникнет электрическое поле.

2. Отключить заряженный конденсатор от источника питания. Заряд и электрическое поле между пластинами сохранятся.

3. Подключить к выводам конденсатора электрическую лампочку накаливания небольшой мощности.

В момент подключения мы будем наблюдать кратковременную, но яркую вспышку света. Лампочка загорится и почти мгновенно погаснет. Это происходит потому, что конденсатор разряжается через лампочку.

Вывод:

Вспышка света означает, что в нити накала лампы выделилась энергия, которая преобразовалась в световую и тепловую. Эта энергия была получена в результате работы, совершённой электрическим полем по перемещению электрических зарядов (созданию тока) через нить лампы. Следовательно, до разрядки эта энергия была запасена в электрическом поле между пластинами конденсатора. Этот опыт наглядно доказывает, что электрическое поле обладает энергией. Энергия заряженного конденсатора (и его поля) вычисляется по формуле:

$W = \frac{CU^2}{2}$

где $\text{C}$ – электроёмкость конденсатора, а $\text{U}$ – напряжение между его пластинами (обкладками).

Ответ: Нужно зарядить конденсатор, состоящий из двух разноимённо заряженных пластин, и разрядить его через лампочку. Наблюдаемая вспышка света докажет, что энергия, запасённая в электрическом поле, совершила работу, преобразовавшись в световую и тепловую энергию. Это является прямым доказательством того, что электрическое поле обладает энергией.