--> Íàïðÿæ¸ííîñòü ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ. Ñèëîâûå ëèíèè. Ôèçèêà 10 êëàññ. Ìÿêèøåâ
ìîé ÞÒÓÁ êàíàë ïðèêîëüíûõ ÌÓËÜÒÈÊÎÂ!
ìîé ÒÅËÅÃÐÀÌ êàíàë ïðèêîëüíûõ ÌÓËÜÒÈÊÎÂ!

 


Ñîäåðæàíèå

 

Ãëàâíàÿ >> Ôèçèêà 10 êëàññ. Ìÿêèøåâ

Ãëàâà 14. Ýëåêòðîñòàòèêà

 


§ 89. Íàïðÿæ¸ííîñòü ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ. Ñèëîâûå ëèíèè

    ×òî ÿâëÿåòñÿ ïîñðåäíèêîì, îñóùåñòâëÿþùèì âçàèìîäåéñòâèå çàðÿäîâ?

    Êàê îïðåäåëèòü, êàêîå èç äâóõ ïîëåé áîëåå ñèëüíîå? Ïðåäëîæèòå ïóòè ñðàâíåíèÿ ïîëåé.

Íàïðÿæ¸ííîñòü ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ. Ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå îáíàðóæèâàåòñÿ ïî ñèëàì, äåéñòâóþùèì íà çàðÿä. Ìîæíî óòâåðæäàòü, ÷òî ìû çíàåì î ïîëå âñ¸, ÷òî íàì íóæíî, åñëè áóäåì çíàòü ñèëó, äåéñòâóþùóþ íà ëþáîé çàðÿä â ëþáîé òî÷êå ïîëÿ. Ïîýòîìó íàäî ââåñòè òàêóþ õàðàêòåðèñòèêó ïîëÿ, çíàíèå êîòîðîé ïîçâîëèò îïðåäåëèòü ýòó ñèëó.

Åñëè ïîî÷åð¸äíî ïîìåùàòü â îäíó è òó æå òî÷êó ïîëÿ íåáîëüøèå çàðÿæåííûå òåëà è èçìåðÿòü ñèëû, òî îáíàðóæèòñÿ, ÷òî ñèëà, äåéñòâóþùàÿ íà çàðÿä ñî ñòîðîíû ïîëÿ, ïðÿìî ïðîïîðöèîíàëüíà ýòîìó çàðÿäó. Äåéñòâèòåëüíî, ïóñòü ïîëå ñîçäà¸òñÿ òî÷å÷íûì çàðÿäîì q1. Ñîãëàñíî çàêîíó Êóëîíà (14.2) íà òî÷å÷íûé çàðÿä q äåéñòâóåò ñèëà, ïðîïîðöèîíàëüíàÿ çàðÿäó q. Ïîýòîìó îòíîøåíèå ñèëû, äåéñòâóþùåé íà ïîìåùàåìûé â äàííóþ òî÷êó ïîëÿ çàðÿä, ê ýòîìó çàðÿäó äëÿ êàæäîé òî÷êè ïîëÿ íå çàâèñèò îò çàðÿäà è ìîæåò ðàññìàòðèâàòüñÿ êàê õàðàêòåðèñòèêà ïîëÿ.

Çàïîìíè
Îòíîøåíèå ñèëû, äåéñòâóþùåé íà ïîìåùàåìûé â äàííóþ òî÷êó ïîëÿ òî÷å÷íûé çàðÿä, ê ýòîìó çàðÿäó, íàçûâàåòñÿ íàïðÿæ¸ííîñòüþ ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ.

Ïîäîáíî ñèëå, íàïðÿæ¸ííîñòü ïîëÿ — âåêòîðíàÿ âåëè÷èíà; å¸ îáîçíà÷àþò áóêâîé :

Âåêòîðíàÿ âåëè÷èíà

Îòñþäà ñèëà, äåéñòâóþùàÿ íà çàðÿä q ñî ñòîðîíû ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ, ðàâíà:

=q.                     (14.8)

âåêòîðû íàïðÿæ¸ííîñòè ïîëÿ â íåñêîëüêèõ òî÷êàõ ïðîñòðàíñòâà

Íàïðàâëåíèå âåêòîðà ñîâïàäàåò ñ íàïðàâëåíèåì ñèëû, äåéñòâóþùåé íà ïîëîæèòåëüíûé çàðÿä, è ïðîòèâîïîëîæíî íàïðàâëåíèþ ñèëû, äåéñòâóþùåé íà îòðèöàòåëüíûé çàðÿä.

Åäèíèöà íàïðÿæ¸ííîñòè â ÑÈ — Í/Êë.

Ñèëîâûå ëèíèè ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ. Ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå íå äåéñòâóåò íà îðãàíû ÷óâñòâ. Åãî ìû íå âèäèì. Îäíàêî ìû ìîæåì ïîëó÷èòü íåêîòîðîå ïðåäñòàâëåíèå î ðàñïðåäåëåíèè ïîëÿ, åñëè íàðèñóåì âåêòîðû íàïðÿæ¸ííîñòè ïîëÿ â íåñêîëüêèõ òî÷êàõ ïðîñòðàíñòâà (ðèñ. 14.9, à). Êàðòèíà áóäåò áîëåå íàãëÿäíîé, åñëè íàðèñîâàòü íåïðåðûâíûå ëèíèè.

Ñèëîâûå ëèíèè ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ

Çàïîìíè
Ëèíèè, êàñàòåëüíàÿ â êàæäîé òî÷êå êîòîðûõ ñîâïàäàåò ñ âåêòîðîì íàïðÿæ¸ííîñòè ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ, íàçûâàþò ñèëîâûìè ëèíèÿìè èëè ëèíèÿìè íàïðÿæ¸ííîñòè ïîëÿ (ðèñ. 14.9, á).

Ãóñòîòà ñèëîâûõ ëèíèé

Íàïðàâëåíèå ñèëîâûõ ëèíèé ïîçâîëÿåò îïðåäåëèòü íàïðàâëåíèå âåêòîðà íàïðÿæ¸ííîñòè â ðàçëè÷íûõ òî÷êàõ ïîëÿ, à ãóñòîòà (÷èñëî ëèíèé íà åäèíèöó ïëîùàäè) ñèëîâûõ ëèíèé ïîêàçûâàåò, ãäå íàïðÿæ¸ííîñòü ïîëÿ áîëüøå. Òàê, íà ðèñóíêàõ 14.10—14.13 ãóñòîòà ñèëîâûõ ëèíèé â òî÷êàõ À áîëüøå, ÷åì â òî÷êàõ Â. Î÷åâèäíî, ÷òî À > B.

Íå ñëåäóåò äóìàòü, ÷òî ëèíèè íàïðÿæ¸ííîñòè ñóùåñòâóþò â äåéñòâèòåëüíîñòè âðîäå ðàñòÿíóòûõ óïðóãèõ íèòåé èëè øíóðîâ, êàê ïðåäïîëàãàë ñàì Ôàðàäåé. Ëèíèè íàïðÿæ¸ííîñòè ïîìîãàþò ëèøü íàãëÿäíî ïðåäñòàâèòü ðàñïðåäåëåíèå ïîëÿ â ïðîñòðàíñòâå. Îíè íå áîëåå ðåàëüíû, ÷åì ìåðèäèàíû è ïàðàëëåëè íà çåìíîì øàðå.

Ñèëîâûå ëèíèè ìîæíî ñäåëàòü âèäèìûìè. Åñëè ïðîäîëãîâàòûå êðèñòàëëèêè èçîëÿòîðà (íàïðèìåð, õèíèíà) õîðîøî ïåðåìåøàòü â âÿçêîé æèäêîñòè (íàïðèìåð, â êàñòîðîâîì ìàñëå) è ïîìåñòèòü òóäà çàðÿæåííûå òåëà, òî âáëèçè ýòèõ òåë êðèñòàëëèêè âûñòðîÿòñÿ â öåïî÷êè âäîëü ëèíèé íàïðÿæ¸ííîñòè.

Íà ðèñóíêàõ ïðèâåäåíû ïðèìåðû ëèíèé íàïðÿæ¸ííîñòè: ïîëîæèòåëüíî çàðÿæåííîãî øàðèêà (ñì. ðèñ. 14.10), äâóõ ðàçíîèì¸ííî çàðÿæåííûõ øàðèêîâ (ñì. ðèñ. 14.11), äâóõ îäíîèì¸ííî çàðÿæåííûõ øàðèêîâ (ñì. ðèñ. 14.12), äâóõ ïëàñòèí, çàðÿäû êîòîðûõ ðàâíû ïî ìîäóëþ è ïðîòèâîïîëîæíû ïî çíàêó (ñì. ðèñ. 14.13). Ïîñëåäíèé ïðèìåð îñîáåííî âàæåí.

Íà ðèñóíêå 14.13 âèäíî, ÷òî â ïðîñòðàíñòâå ìåæäó ïëàñòèíàìè ñèëîâûå ëèíèè â îñíîâíîì ïàðàëëåëüíû è íàõîäÿòñÿ íà ðàâíûõ ðàññòîÿíèÿõ äðóã îò äðóãà: ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå çäåñü îäèíàêîâî âî âñåõ òî÷êàõ.

Íà÷åðòèòå ñèëîâûå ëèíèè ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ áåñêîíå÷íîé ðàâíîìåðíî çàðÿæåííîé ïëîñêîñòè. Ïðåäïîëîæèòå, ÷òî ïëîòíîñòü ïîëîæèòåëüíîãî çàðÿäà ïëîñêîñòè ðàâíà ïëîòíîñòè çàðÿäà ïëàñòèí íà ðèñóíêå 14.13.

Çàïîìíè
Ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå, íàïðÿæ¸ííîñòü êîòîðîãî îäèíàêîâà âî âñåõ òî÷êàõ, íàçûâàåòñÿ îäíîðîäíûì.

 îãðàíè÷åííîé îáëàñòè ïðîñòðàíñòâà ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå ìîæíî ñ÷èòàòü ïðèáëèæ¸ííî îäíîðîäíûì, åñëè íàïðÿæ¸ííîñòü ïîëÿ âíóòðè ýòîé îáëàñòè ìåíÿåòñÿ íåçíà÷èòåëüíî.

Ïî÷åìó ëèíèè, èçîáðàæàþùèå ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå, íàçûâàþòñÿ ñèëîâûìè ëèíèÿìè?

Âàæíî
Ñèëîâûå ëèíèè ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ íå çàìêíóòû, îíè íà÷èíàþòñÿ íà ïîëîæèòåëüíûõ çàðÿäàõ è îêàí÷èâàþòñÿ íà îòðèöàòåëüíûõ. Ñèëîâûå ëèíèè íåïðåðûâíû è íå ïåðåñåêàþòñÿ, òàê êàê ïåðåñå÷åíèå îçíà÷àëî áû îòñóòñòâèå îïðåäåë¸ííîãî íàïðàâëåíèÿ íàïðÿæ¸ííîñòè ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ â äàííîé òî÷êå.

Âîïðîñû ê ïàðàãðàôó

    1. ×òî íàçûâàåòñÿ íàïðÿæ¸ííîñòüþ ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ?

    2. ×òî íàçûâàþò ñèëîâûìè ëèíèÿìè ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ?

    3. Ìîãóò ëè ñèëîâûå ëèíèè ïåðåñåêàòüñÿ?

Îáðàçöû çàäàíèé ÅÃÝ

A1. Íàïðàâëåíèå âåêòîðà íàïðÿæ¸ííîñòè ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ ñîâïàäàåò ñ íàïðàâëåíèåì ñèëû, äåéñòâóþùåé íà

    1) íåçàðÿæåííûé ìåòàëëè÷åñêèé øàð, ïîìåù¸ííûé â ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå
    2) îòðèöàòåëüíûé ïðîáíûé çàðÿä, ïîìåù¸ííûé â ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå
    3) ïîëîæèòåëüíûé ïðîáíûé çàðÿä, ïîìåù¸ííûé â ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå
    4) îòâåòà íåò, òàê êàê íàïðÿæ¸ííîñòü ïîëÿ — ñêàëÿðíàÿ âåëè÷èíà

A2. Ñèëà, äåéñòâóþùàÿ â ïîëå íà çàðÿä 0,00002 Êë, ðàâíà 4 Í. Íàïðÿæ¸ííîñòü ïîëÿ â ýòîé òî÷êå ðàâíà

1) 200 000 Í/Êë       2) 0,00008 Â/ì       3) 0,0008 Í/Êë       4) 5 • 10-6 Êë/Í

A3. Ñèëîâàÿ ëèíèÿ ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ — ýòî

    1) ëèíèÿ, âäîëü êîòîðîé â ïîëå áóäåò äâèãàòüñÿ ïîëîæèòåëüíûé çàðÿä
    2) ëèíèÿ, âäîëü êîòîðîé â ïîëå áóäåò äâèãàòüñÿ îòðèöàòåëüíûé çàðÿä
    3) ñâåòÿùàÿñÿ ëèíèÿ â âîçäóõå, êîòîðàÿ âèäíà ïðè áîëüøîé íàïðÿæ¸ííîñòè ïîëÿ
    4) ëèíèÿ, â êàæäîé òî÷êå êîòîðîé íàïðÿæ¸ííîñòü ïîëÿ íàïðàâëåíà ïî êàñàòåëüíîé

A4. Íà êàêîì ðèñóíêå ïðàâèëüíî èçîáðàæåíà êàðòèíà ëèíèé íàïðÿæ¸ííîñòè ýëåêòðîñòàòè÷åñêîãî ïîëÿ òî÷å÷íîãî ïîëîæèòåëüíîãî çàðÿäà?

 

 

Ðåéòèíã@Mail.ru



Ñîäåðæàíèå

!-- Step 2 - Decide on the place where you want to place the video -->
. Âàæíî, ÷òîáû ñêðèïò áûë ïîñëå áëîêà. Íàïðèìåð, ìîæíî ðàçìåñòèòü ïåðåä òåãîì -->