Номер 12.12, страница 69 - гдз по физике 8-11 класс учебник, задачник Гельфгат, Генденштейн

Задачи. Электричество и магнетизм. 12. Электростатика - номер 12.12, страница 69.

Условие.

12.12. На рис. а, б, в показаны картины силовых линий трех электрических полей. Как будет вести себя незаряженный шарик, помещенный в каждое из этих полей?

К задаче 12.12

Решение.

Решение 2.

Решение

Незаряженный шарик, будь то проводник или диэлектрик, при помещении во внешнее электрическое поле поляризуется. Это означает, что под действием поля происходит перераспределение зарядов: на одной стороне шарика образуется избыточный отрицательный заряд, а на другой — избыточный положительный. В результате шарик становится электрическим диполем. Поведение этого диполя зависит от того, является ли поле однородным или неоднородным.

Напряженность электрического поля $\text{E}$ графически изображается с помощью силовых линий. Густота силовых линий пропорциональна модулю напряженности поля: где линии гуще, там поле сильнее.

• В неоднородном поле на шарик (электрический диполь) действует результирующая сила, направленная в сторону увеличения напряженности поля, то есть туда, где силовые линии расположены гуще.
• В однородном поле силы, действующие на противоположные индуцированные заряды, равны по величине и противоположны по направлению, поэтому они компенсируют друг друга. Результирующая сила равна нулю.

Рассмотрим каждый случай отдельно.

Рис. а

На рисунке а изображено неоднородное электрическое поле. Силовые линии расходятся, их густота уменьшается в направлении движения (слева направо). Это означает, что напряженность поля $\text{E}$ максимальна слева и убывает к правому краю рисунка. Незаряженный шарик будет втягиваться в область более сильного поля.

Ответ: Шарик будет двигаться влево, в направлении, противоположном силовым линиям.

Рис. б

На рисунке б также изображено неоднородное электрическое поле. Силовые линии сходятся, их густота увеличивается слева направо. Это означает, что напряженность поля $\text{E}$ минимальна слева и возрастает к правому краю рисунка. Шарик будет втягиваться в область более сильного поля, то есть вправо.

Ответ: Шарик будет двигаться вправо, по направлению силовых линий.

Рис. в

На рисунке в силовые линии параллельны и расположены на одинаковом расстоянии друг от друга. Это картина однородного электрического поля. Напряженность поля $\text{E}$ одинакова во всех точках пространства. В таком поле силы, действующие на положительные и отрицательные индуцированные заряды на поверхности шарика, полностью уравновешивают друг друга. Результирующая сила, действующая на шарик, равна нулю.

Ответ: Шарик останется в покое (не будет двигаться).