Номер 1, страница 111 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин

Задание 16. § 29. Закон Кулона. Электрическое поле. Глава 2. Электрические явления - номер 1, страница 111.

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

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

Цель эксперимента

Продемонстрировать наличие энергии у электрического поля путем её накопления в конденсаторе и последующего преобразования в световую и тепловую энергию при разрядке.

Оборудование

• Конденсатор большой ёмкости (например, электролитический конденсатор 1000 мкФ, 16 В).
• Источник постоянного тока (например, батарейка «Крона» 9 В или лабораторный блок питания).
• Нагрузка (потребитель энергии): лампа накаливания на низкое напряжение (например, от карманного фонарика) или светодиод с последовательно включенным токоограничивающим резистором (220–470 Ом).
• Соединительные провода.
• Двухпозиционный переключатель для удобства переключения цепей зарядки и разрядки.

Ход эксперимента

1. Собрать электрическую цепь. С помощью переключателя обеспечить возможность подключения конденсатора либо к источнику тока (для зарядки), либо к лампе (для разрядки). При использовании электролитического конденсатора важно строго соблюдать полярность подключения.
2. Зарядка конденсатора. Перевести переключатель в положение, соединяющее конденсатор с источником тока. В этот момент начинается процесс зарядки: источник совершает работу по разделению зарядов, которые накапливаются на обкладках конденсатора. Эта работа запасается в виде энергии электрического поля, возникающего между обкладками. Энергия заряженного конденсатора определяется формулой:
   $W = \frac{CU^2}{2}$
   где $C$ — электроёмкость конденсатора, а $U$ — напряжение между его обкладками. Подождать несколько секунд для полной зарядки.
3. Разрядка конденсатора. Перевести переключатель в положение, отключающее источник тока и подключающее заряженный конденсатор к лампе.

Наблюдение

В момент подключения заряженного конденсатора к лампе она ярко вспыхивает и затем плавно гаснет. Это происходит потому, что конденсатор разряжается через лампу, его энергия расходуется, а напряжение на обкладках падает до нуля.

Вывод

Свечение и нагрев лампы — это процессы, требующие затрат энергии. Эта энергия была получена от конденсатора. В заряженном конденсаторе энергия запасена именно в электрическом поле между его обкладками. Когда конденсатор разряжается, электрическое поле исчезает, а его энергия преобразуется в другие виды (световую и тепловую). Таким образом, эксперимент наглядно доказывает, что электрическое поле обладает энергией.

Ответ: План эксперимента для доказательства наличия энергии у электрического поля включает следующие шаги: 1. Зарядить конденсатор от источника постоянного тока, в результате чего энергия источника будет запасена в виде энергии электрического поля между обкладками конденсатора. 2. Разрядить конденсатор через лампочку. 3. Наблюдать кратковременную вспышку лампы, которая является результатом преобразования энергии электрического поля в световую и тепловую энергию. Этот наблюдаемый эффект доказывает, что электрическое поле обладает энергией.