Номер 5, страница 175 - гдз по физике 8 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 6. Электрические явления. Параграф 43. Понятие об электрическом поле. Задание 40 - номер 5, страница 175.

Условие.

5*. Одно и то же небольшое заряженное тело помещают в разные точки электрического поля, созданного зарядом $\text{q}$, как показано на рисунке 121. В каких точках на заряд будут действовать: наибольшая сила; наименьшая сила; равные силы?

Рис. 121

Решение.

Сила, действующая на пробный заряд $q_0$ в электрическом поле, созданном точечным зарядом $\text{q}$, описывается законом Кулона. Величина этой силы рассчитывается по формуле:

$F = k \frac{|q \cdot q_0|}{r^2}$

Здесь $\text{F}$ — это величина силы, $\text{k}$ — электростатическая постоянная, $\text{q}$ и $q_0$ — величины зарядов, а $\text{r}$ — расстояние между ними.

По условию задачи, в разные точки поля помещают одно и то же заряженное тело, значит, величина пробного заряда $q_0$ постоянна. Заряд $\text{q}$, создающий поле, также не меняется. Таким образом, сила $\text{F}$ зависит только от расстояния $\text{r}$ до заряда $\text{q}$. Из формулы следует, что сила обратно пропорциональна квадрату расстояния ($F \propto 1/r^2$). Следовательно, чем меньше расстояние $\text{r}$, тем больше действующая сила $\text{F}$, и наоборот.

На рисунке пунктирными линиями показаны эквипотенциальные поверхности, которые для поля точечного заряда являются сферами (на плоскости — окружностями) с центром в точке расположения заряда $\text{q}$. Все точки, лежащие на одной такой линии, находятся на одинаковом расстоянии от заряда $\text{q}$.

наибольшая сила
Наибольшая сила будет действовать в той точке, где расстояние до заряда $\text{q}$ минимально. Глядя на рисунок, мы видим, что точка B находится ближе всех к заряду $\text{q}$.
Ответ: наибольшая сила будет действовать в точке B.

наименьшая сила
Наименьшая сила будет действовать в точках, наиболее удаленных от заряда $\text{q}$, то есть там, где расстояние $\text{r}$ максимально. На рисунке это точки C, D и E, которые лежат на самой дальней от заряда $\text{q}$ пунктирной линии.
Ответ: наименьшая сила будет действовать в точках C, D и E.

равные силы
Силы будут равны в тех точках, которые находятся на одинаковом расстоянии от заряда $\text{q}$. На рисунке есть две группы таких точек.
Первая группа — это точки A и F, которые лежат на одной внутренней пунктирной линии.
Вторая группа — это точки C, D и E, которые лежат на одной внешней пунктирной линии.
Следовательно, силы в точках A и F равны между собой. Также равны между собой силы в точках C, D и E.
Ответ: равные силы будут действовать в точках A и F; а также в точках C, D и E.