Номер 1, страница 102 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин, Иванов

ЗАДАНИЕ

1. Составьте план эксперимента, доказывающего, что электрическое поле обладает энергией.

1. Чтобы доказать, что электрическое поле обладает энергией, необходимо провести эксперимент, в котором энергия поля будет преобразована в другую, легко наблюдаемую форму энергии (например, световую, тепловую или механическую). Классическим примером такого эксперимента является зарядка и разрядка конденсатора.

Цель эксперимента: Экспериментально доказать, что электрическое поле, создаваемое между обкладками заряженного конденсатора, обладает энергией.

Оборудование:

• Источник постоянного тока (например, батарея или лабораторный блок питания).
• Конденсатор большой электроёмкости (например, электролитический конденсатор на 1000–4700 мкФ).
• Электрическая лампочка накаливания, рассчитанная на напряжение источника тока (например, от карманного фонаря).
• Двухпозиционный переключатель или ключ.
• Соединительные провода.

План и ход эксперимента:

1. Собрать электрическую цепь. Цепь должна позволять с помощью переключателя сначала подключать конденсатор к источнику тока для его зарядки, а затем, отключив от источника, подключать его к лампочке для разрядки.

2. Зарядить конденсатор. Установить переключатель в положение, соединяющее конденсатор с источником тока. Подождать несколько секунд, чтобы конденсатор полностью зарядился. В это время между его обкладками создаётся электрическое поле. Энергия $W$, запасенная в этом поле, рассчитывается по формуле $W = \frac{C \cdot U^2}{2}$, где $C$ — ёмкость конденсатора, а $U$ — напряжение источника.

3. Продемонстрировать наличие энергии. Переключить ключ в положение, соединяющее заряженный конденсатор с лампочкой. Цепь с источником тока при этом размыкается.

4. Наблюдать и анализировать результат. В момент подключения к конденсатору лампочка кратковременно, но ярко вспыхивает.

Объяснение и вывод:

Кратковременная вспышка лампы свидетельствует о прохождении через её нить накала электрического тока. Электрический ток — это упорядоченное движение заряженных частиц. Для того чтобы привести заряды в движение и нагреть нить лампы до свечения, необходимо совершить работу. Эту работу совершает электрическое поле, существовавшее между обкладками конденсатора. Таким образом, энергия электрического поля преобразуется в световую и тепловую энергию. Факт совершения работы доказывает, что электрическое поле обладало запасом энергии.

Ответ: План эксперимента состоит в следующем: 1. Собрать цепь из источника тока, конденсатора большой ёмкости, лампочки и переключателя. 2. Зарядить конденсатор от источника тока, создав между его обкладками электрическое поле. 3. Разрядить конденсатор на лампочку. Наблюдаемая кратковременная вспышка лампы доказывает, что энергия, запасённая в электрическом поле конденсатора, преобразовалась в световую и тепловую энергию, а следовательно, электрическое поле обладает энергией.