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

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

Условие.

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

Решение 1.

Решение 2.

Решение 3.

Решение 4.

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.