Задача 2.1, страница 12 - гдз по физике 8 класс учебник Кабардин

Задача 2.1. Нарисуйте схему расположения силовых линий электрического поля вокруг двух одинаковых одноимённых зарядов.

Решение

Для изображения электрического поля используют силовые линии (линии напряженности). Это воображаемые кривые, построенные по определенным правилам, которые позволяют наглядно представить распределение и направление электрического поля в пространстве.

Основные свойства силовых линий:

• Силовые линии начинаются на положительных зарядах и заканчиваются на отрицательных. Если в системе есть только заряды одного знака, линии начинаются (или заканчиваются) на бесконечности.
• Касательная к силовой линии в любой ее точке совпадает по направлению с вектором напряженности электрического поля $ \vec{E} $ в этой точке.
• Густота (плотность) силовых линий пропорциональна модулю напряженности поля. Где поле сильнее — линии гуще, где слабее — реже.
• Силовые линии никогда не пересекаются друг с другом, так как в каждой точке пространства вектор напряженности поля имеет единственное направление.

Рассмотрим электрическое поле, созданное двумя одинаковыми одноимёнными зарядами, например, двумя положительными точечными зарядами $ +q_1 $ и $ +q_2 $, где $ q_1 = q_2 = q > 0 $.

Картина силовых линий для такой системы будет обладать следующими особенностями:

1. Симметрия. Так как заряды одинаковы, картина поля будет симметрична как относительно прямой, соединяющей заряды, так и относительно плоскости, перпендикулярной этой прямой и проходящей через ее середину.
2. Начало линий. Обе заряда положительны, поэтому все силовые линии начинаются на этих зарядах и уходят на бесконечность.
3. Взаимодействие полей. В пространстве между зарядами электрические поля, создаваемые каждым из зарядов, направлены в противоположные стороны. В результате силовые линии, исходящие от одного заряда, "отталкиваются" от силовых линий другого. Они изгибаются, как бы обходя друг друга.
4. Точка нулевого поля. На прямой, соединяющей заряды, ровно посередине между ними, напряженности полей от каждого заряда равны по модулю и противоположны по направлению. В этой точке результирующая напряженность электрического поля равна нулю ($ \vec{E} = 0 $). Через эту точку не проходит ни одна силовая линия.
5. Поведение на больших расстояниях. На расстояниях, значительно превышающих расстояние между зарядами, система из двух зарядов ведет себя как один точечный заряд с суммарным зарядом, равным $ 2q $. Силовые линии на большом удалении будут практически радиальными, как у уединенного заряда.

В случае двух одинаковых отрицательных зарядов ($ -q $) картина силовых линий будет иметь точно такую же форму, но направление линий будет противоположным: они будут идти из бесконечности и заканчиваться на отрицательных зарядах.

Ниже представлена схема расположения силовых линий для двух одинаковых положительных зарядов.

Ответ:

Схема расположения силовых линий электрического поля вокруг двух одинаковых одноимённых зарядов представляет собой симметричную картину. Линии начинаются на положительных зарядах (или входят в отрицательные) и уходят на бесконечность (или приходят из бесконечности). Из-за отталкивания одноимённых зарядов, силовые линии изгибаются, обходя область между зарядами. Ровно посередине между зарядами находится точка, в которой напряженность поля равна нулю, и через которую силовые линии не проходят. На большом расстоянии поле выглядит как поле одиночного заряда с суммарным зарядом. Картина поля представлена на рисунке выше.