1. Опишите опыт, который показывает, что электрическое взаимодействие передаётся без соприкосновения заряженных тел.
Возьмём лёгкий металлический шарик на нити и подвесим его. Поднесём к нему наэлектризованную палочку, не касаясь шарика. Если шарик не заряжен, он притянется к палочке, а если заряжен одноимённым зарядом, то начнёт отталкиваться. Это показывает, что электрическое взаимодействие передаётся на расстоянии, без соприкосновения.
2. Что называют точечным зарядом?
Заряженное тело, размерами которого можно пренебречь по сравнению с расстоянием до других тел, называют точечным зарядом. Это идеализация, используемая в законе Кулона.
3. Сформулируйте закон Кулона.
Сила, с которой взаимодействуют два заряда, зависит от их величины и расстояния между ними. Если увеличить один из зарядов, сила возрастёт, а если увеличить расстояние, сила уменьшится.
Формула: F = k * (q1 * q2) / r²,
где F — сила, q1 и q2 — заряды, r — расстояние между ними, k — коэффициент.
4. Что является источником электрического поля?
Любой электрический заряд создаёт вокруг себя электрическое поле.
5. Как можно экспериментально обнаружить электрическое поле?
Поместим в пространство небольшой пробный заряд. Если он начнёт двигаться, значит, там есть электрическое поле. Также можно использовать лёгкую бумажную гильзу или электроскоп: если они реагируют на присутствие заряженного тела, значит, есть поле.
6. Какая физическая величина является характеристикой электрического поля? Каков её физический смысл?
Главная характеристика — напряжённость (E). Она показывает, с какой силой поле действует на заряд.
Формула: E = F / q,
где E — напряжённость, F — сила, q — заряд. Чем больше напряжённость, тем сильнее поле.
7. Какова единица напряжённости электрического поля?
В системе СИ единица напряжённости — ньютон на кулон (Н/Кл) или вольт на метр (В/м).
8. Как опытным путём определить направление напряжённости электрического поля?
Поместим в электрическое поле пробный положительный заряд. Вектор напряжённости направлен в сторону силы, действующей на этот заряд. Если заряд отрицательный, он будет двигаться в противоположном направлении.
1. Предложите эксперименты, подтверждающие гипотезу Рихмана об электрическом поле.
Для подтверждения гипотезы Рихмана об электрическом поле можно провести эксперименты по исследованию распределения заряда и его влияния на окружающие тела. Один из возможных опытов — использование легкого проводящего шара, подвешенного на нити, и заряженного электростатическим способом. При приближении заряженного тела можно наблюдать отклонение шара и изменение его поведения в зависимости от расстояния и знака заряда. Также можно использовать электроскоп, показывающий передачу заряда через электрическое поле.
2*. Три неподвижных точечных заряда расположены так, как показано на рисунке 63. Известно, что q1 > 0, 12 > 0, q3 < 0, |q1| > |q3|, r2 > r1 Изобразите силы, действующие на заряд 2 со стороны зарядов 1 и 3; равнодействующую этих сил. Как направлен вектор напряжённости электрического поля в точке, равноудалённой от зарядов 1 и 3 и лежащей с ними на одной прямой?
Силы, действующие на заряд q2:
Сила от q1 направлена влево, так как q1 > 0, а q2 < 0 (притяжение). Сила от q3 направлена вправо, так как q3 < 0, а q2 > 0 (притяжение). Так как |q1| > |q3| и r2 > r1, сила от q1 больше. Равнодействующая сила направлена влево. Направление вектора напряжённости в равноудалённой точке:
Напряжённость от q1 направлена вправо, так как q1 > 0. Напряжённость от q3 направлена вправо, так как q3 < 0. Так как |q1| > |q3|, суммарный вектор напряжённости направлен вправо.
1. Расстояние между двумя точечными зарядами увеличили в 4 раза. Как и во сколько раз изменилась сила их взаимодействия?
Закон Кулона гласит, что сила взаимодействия точечных зарядов обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними: F = k * (q1 * q2) / r² Если расстояние увеличили в 4 раза, то новая сила будет: F' = k * (q1 * q2) / (4r)² = F / 16 Значит, сила взаимодействия уменьшится в 16 раз.
2. Как изменится сила взаимодействия двух точечных зарядов, если каждый из них увеличить в 3 раза, а расстояние между ними оставить неизменным?
Если каждый заряд увеличить в 3 раза, а расстояние оставить неизменным, то новая сила будет: F' = k * (3q1 * 3q2) / r² = 9 * F То есть сила взаимодействия увеличится в 9 раз.
3. Как изменится сила взаимодействия двух точечных зарядов, если увеличить один из них в 4 раза, а расстояние между ними — в 2 раза?
Если один заряд увеличить в 4 раза, а расстояние увеличить в 2 раза, то новая сила будет: F' = k * (4q1 * q2) / (2r)² = (4 / 4) * F = F Таким образом, сила взаимодействия останется неизменной.
1. Составьте план эксперимента, доказывающего, что электрическое поле обладает энергией.
Взять два металлических шара и зарядить один из них. Поднести к заряженному шару лёгкий предмет (например, кусочек фольги). Фольга начнёт двигаться, так как электрическое поле совершает работу. Подключить конденсатор к источнику напряжения, а затем отсоединить его. Замкнуть конденсатор на лампочку. Если лампочка вспыхнет, значит, энергия электрического поля перешла в световую и тепловую.
2. Как изменяется электрическая сила, действующая на заряженную гильзу при удалении её от заряженного тела? Как это показать на опыте?
Сила уменьшается, так как она зависит от расстояния по закону Кулона: F = k * (q1 * q2) / r².
Чтобы показать это на опыте:
Подвесить лёгкую гильзу на нити. Поднести к ней заряженное тело — гильза притянется. Медленно отодвигать заряженное тело и наблюдать, как сила притяжения ослабевает.