как узнать что в данной точке пространства существует электрическое поле
Подготовка к ЕГЭ (стр. 4 )
 | Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 |
Как узнать, что в данной точке пространства существует электрическое поле?
1) поместить в эту точку магнитную стрелку и посмотреть, ориентируется ли она
2) поместить в эту точку заряд и посмотреть, действует ли на него сила электрического поля
3) поместить в эту точку лампу накаливания и посмотреть, загорится ли она
4) этого нельзя определить экспериментально, так как поле не действует на наши органы чувств
Направление вектора напряженности электрического поля совпадает с направлением силы, действующей на:
1) незаряженный металлических шар, помещенный в электрическое поле
2) отрицательный пробный заряд, помещенный в электрическое поле
3) положительный пробный заряд, помещенный в электрическое поле
4) ответа нет, так как напряженность поля – скалярная величина.
Сила, действующая в поле на заряд в 0,00002 Кл, равна 4 Н. Напряженность поля в этой точке равна:
4) 
Кл/Н
Сила, действующая в поле на заряд в 0,00004 Кл, равна 20 Н. Напряженность поля в этой точке равна:
4) 
Кл/Н
Напряженность электрического поля измеряют с помощью пробного заряда 
. Если величину пробного заряда увеличить в 2 раза, то модуль напряженности поля
2) увеличится в 2 раза
3) уменьшится в 2 раза
4) увеличится в 4 раза
Напряженность электрического поля измеряют с помощью пробного заряда . Если величину пробного заряда уменьшить в 
раз, то модуль напряженности поля
2) увеличится в раз
3) уменьшится в раз
4) уменьшится в 
раз
Как изменится модуль напряженности электрического поля, созданного точечным зарядом в некоторой точке, при увеличении значения этого заряда в 
раз
1) увеличится в 
раз
2) уменьшится в 
раз
3) увеличится в 
раз
4) уменьшится в раз
На точечный заряд в поле точечного заряда 
действует сила притяжения 
. Заряд увеличивают в 4 раза. Напряженность поля, создаваемого зарядом , в точке пространства, где расположен заряд :
1) не изменится 2) увеличится в 4 раза
3) уменьшится в 4 раза 4) зависит от расстояния между зарядами
Как изменится модуль напряженности электрического поля, созданного точечным зарядом, при уменьшении расстояния от него до точки измерения в 
раз?
1) увеличится в раз
2) уменьшится в раз
3) уменьшится в 
раз
4) увеличится в раз
Как изменится модуль напряженности электрического поля, созданного точечным зарядом, при увеличении расстояния от него до точки измерения в раз?
1) увеличится в раз
2) уменьшится в раз
3) уменьшится в раз
4) увеличится в раз
Силовая линия электрического поля – это
1) линия, вдоль которой в поле будет двигаться положительный заряд
2) линия, вдоль которой в поле будет двигаться отрицательный заряд
3) светящаяся линия в воздухе, которая видна при большой напряженности поля
4) линия, в каждой точке которой напряженность поля направлена по касательной
На каком рисунке правильно изображена картина линий напряженности электростатического поля точечного положительного заряда?
На каком рисунке правильно изображена картина линий напряженности электростатического поля точечного отрицательного заряда?
Состоящее из двух соприкасающихся частей А и В незаряженное металлическое тело внесли в электрическое поле положительного заряда. Затем эти части раздвинули. Какими электрическими зарядами будут обладать эти части после разделения?
3) обе части останутся нейтральными
4) ответ неоднозначен
5. Принцип суперпозиции сил
В вершинах треугольника находятся три заряженных шарика (рис.). На протон, попавший в точку О, со стороны резуль-тирующего электрического поля действует сила, направление которой указывает вектор
В вершинах треугольника находятся три заряженных шарика (см. рис.). На положительную 
-частицу, попавшую в точку О, со стороны результирующего электрического поля действует сила, направление которой указывает вектор
Как направлена кулоновская сила 
, действующая на отрицательный точечный электрический заряд, помещенный в центр квадрата, в вершинах которого находятся заряды 
, , 
, ?
1)
2)
3)
4) 
Как направлена кулоновская сила , действующая на положительный точечный электрический заряд, помещенный в центр квадрата, в вершинах которого находятся заряды , , , ?
1)
2)
3)
4)
Четыре одинаковых заряда расположены на плоскости в вершинах квадрата и удерживаются в равновесии связывающими их, не проводящими ток нитями (см. рисунок). Натяжение нитей 
Чему равна сила 
, действующая на каждый из зарядов со стороны другого ближайшего заряда? (2 мН)
Четыре одинаковых заряда расположены на плоскости в вершинах квадрата со стороной 
и удерживаются в равновесии связывающими их попарно нитями (см. рисунок). Сила отталкивания соседних зарядов 
Чему равна сила натяжения каждой из нитей?
Четыре одинаковых заряда расположены на плоскости в вершинах квадрата и удерживаются в равновесии связывающими их, не проводящими ток нитями (см. рисунок). Натяжение нитей 
Чему равна сила , действующая на каждый из зарядов со стороны двух ближайших зарядов? (7,94 мН)
Что такое электрическое поле, его классификация и характеристики
Нас окружает материальный мир. Материю мы воспринимаем с помощью зрения и других органов чувств. Отдельным видом материи является электрическое поле, которое можно выявить только через его влияние на заряженные тела или с помощью приборов. Оно порождает магнитные поля и взаимодействует с ними. Эти взаимодействия нашли широкое практическое применение.
Определение
Электрическое поле неразрывно связано с магнитным полем, и возникает в результате его изменения. Эти два вида материи являются компонентами электромагнитных полей, заполняющих пространство вокруг заряженных частиц или заряженных тел.
Таким образом, данный термин означает особый вид материи, обладающий собственной энергией, являющийся составным компонентом векторного электромагнитного поля. У электрического поля нет границ, однако его силовое воздействие стремится к нулю, при удалении от источника – заряженного тела или точечных зарядов [1].
Важным свойством полевой формы материи является способность электрического поля поддерживать упорядоченное перемещение носителей зарядов.
Рис. 1. Определение понятия «электрическое поле»
Энергия электрического поля подчиняется действию закона сохранения. Её можно преобразовать в другие виды или направить на выполнение работы.
Силовой характеристикой полей выступает их напряжённость – векторная величина, численное значение которой определяется как отношение силы, действующей на пробный положительный заряд, к величине этого заряда.
Характерные физические свойства:
Оно всегда окружает неподвижные статичные (не меняющиеся со временем) заряды, поэтому получило название – электростатическое. Опыты подтверждают, что в электростатическом поле действуют такие же силы, как и в электрическом.
Электростатическое взаимодействие поля на заряженные тела можно наблюдать при поднесении наэлектризованной эбонитовой палочки к мелким предметам. В зависимости от полярности наэлектризованных частиц, они будут либо притягиваться, либо отталкиваться от палочки.
Сильные электростатические поля образуются вблизи мощных электрических разрядов. На поверхности проводника, оказавшегося в зоне действия разряда, происходит перераспределение зарядов.
Вследствие распределения зарядов проводник становится заряженным, что является признаком влияния электрического поля.
Классификация
Электрические поля бывают двух видов: однородные и неоднородные.
Однородное электрическое поле
Состояние поля определяется пространственным расположением линий напряжённости. Если векторы напряжённости идентичны по модулю и они при этом сонаправлены во всех точках пространства, то электрическое поле – однородно. В нём линии напряжённости расположены параллельно.
В качестве примера является электрическое поле, образованное разноимёнными зарядами на участке плоских металлических пластин (см. рис. 2).
Рис. 2. Пример однородности
Неоднородное электрическое поле
Чаще встречаются поля, напряжённости которых в разных точках отличаются. Линии напряжённости у них имеют сложную конфигурацию. Простейшим примером неоднородности является электрический диполь, то есть система из двух разноимённых зарядов, влияющих друг на друга (см. рис. 3). Несмотря на то, что векторы напряжённости электрического диполя образуют красивые линии, но поскольку они не равны, то такое поле неоднородно. Более сложную конфигурацию имеют вихревые поля (рис 4). Их неоднородность очевидна.
Рис. 3. Электрический диполь 
Рис. 4. Вихревые поля
Характеристики
Основными характеристиками являются:
Потенциал
Термин означает отношение потенциальной энергии W, которой обладает пробный заряд q′ в данной точке к его величине. Выражение φ =W/q′. называется потенциалом электрического поля в этой точке.
Другими словами: количество накопленной энергии, которая потенциально может быть потрачена на выполнение работы, направленной на перемещение единичного заряда в бесконечность, или в другую точку с условно нулевой энергией, называется потенциалом рассматриваемого электрического поля в данной точке.
Энергия поля учитывается по отношению к данной точке. Её ещё называют потенциалом в данной точке. Общий потенциал системы равен сумме потенциалов отдельных зарядов. Это одна из важнейших характеристик поля. Потенциал можно сравнить с энергией сжатой пружины, которая при высвобождении способна выполнить определённую работу.
Единица измерения потенциала – 1 вольт. При бесконечном удалении точки от наэлектризованного тела, потенциал в этой точке уменьшается до 0: φ∞=0.
Напряжённость поля
Достоверно известно, что электрическое поле отдельно взятого заряда q действует с определённой силой F на точечный пробный заряд, независимо от того, на каком расстоянии он находится. Сила, действующая на изолированный положительный пробный заряд, называется напряжённостью и обозначается символом E.
Напряжённость – векторная величина. Значение модуля вектора напряжённости: E=F/q′.
Линиями напряжённости электрического поля (известные как силовые линии), называются касательные, которые в точках касания совпадают с ориентацией векторов напряжённости. Плотность силовых линий определяет величину напряжённости.
Рис. 5. Электрическое поле положительного и отрицательного вектора напряжённости
Напряженность вокруг точечного заряда Q на расстоянии r от него, определяется по закону Кулона: E = 14πε0⋅Qr2. Такие поля называют кулоновскими.
Векторы напряженности положительного точечного заряда направлены от него, а отрицательного – до центра (к заряду). Направления векторов кулоновского поля видно на рис. 6.
Рис. 6. Направление линий напряжённости положительных и отрицательных зарядов
Для кулоновских полей справедлив принцип суперпозиции. Суть принципа в следующем:вектор напряжённости нескольких зарядов может быть представлен в виде геометрической суммы напряжённостей, создаваемых каждым отдельно взятым зарядом, входящих в эту систему.
Для общего случая распределения зарядов имеем:
Линии напряжённости схематически изображены на рисунке 7. На картинке видно линии, характерные для полей:
Напряжение
Поскольку силы электрического поля способны выполнять работу по перемещению носителей элементарных зарядов, то наличие поля является условием для существования электрического тока. Электроны и другие элементарные заряды всегда двигаются от точки, обладающей более высоким потенциалом, к точке с низшим потенциалом. При этом часть энергии расходуется на выполнение работы по перемещению.
Для поддержания постоянного тока (упорядоченного движения носителей элементарных зарядов) необходимо на концах проводника поддерживать разницу потенциалов, которую ещё называют напряжением. Чем больше эта разница, тем активнее выполняется работа, тем мощнее ток на этом участке. Функции по поддержанию разницы потенциалов возложены на источники тока.
Методы обнаружения
Органы чувств человека не воспринимают электрических полей. Поэтому мы не можем их увидеть, попробовать на вкус или определить по запаху. Единственное, что может ощутить человек – это выпрямление волос вдоль линий напряжённости. Наличие слабых воздействий мы просто не замечаем.
Обнаружить их можно через воздействие на мелкие кусочки бумаги, бузиновые шарики и т.п. Электрическое поле воздействует на электроскоп – его лепестки реагируют на такие воздействия.
Очень простой и эффективный метод обнаружения с помощью стрелки компаса. Она всегда располагается вдоль линий напряжённости.
Существуют очень чувствительные электронные приборы, с лёгкостью определяющие наличие электростатических полей.
Методы расчета электрического поля
Для расчётов параметров используются различные аналитические или численные методы:
Выбор конкретного метода зависит от сложности задачи, но в основном используются численные методы, приведённые в списке.
Использование
Изучение свойств электрического поля открыло перед человечеством огромные возможности. Способность поля перемещать электроны в проводнике позволила создавать источники тока.
На свойствах электрических полей создано различное оборудование, применяемое в медицине, химической промышленности, в электротехнике. Разрабатываются приборы, применяемые в сфере беспроводной передачи энергии к потребителю. Примером могут послужить устройства беспроводной зарядки гаджетов. Это пока только первые шаги на пути к передачи электричества на большие расстояния.
Сегодня, благодаря знаниям о свойствах полевой формы материи, разработаны уникальные фильтры для очистки воды. Этот способ оказался дешевле, чем использование традиционных сменных картриджей.
К сожалению, иногда приходится нейтрализовать силы полей. Обладая способностью электризации предметов, оказавшихся в зоне действия, электрические поля создают серьёзные препятствия для нормальной работы радиоэлектронной аппаратуры. Накопленное статическое электричество часто является причиной выхода из строя интегральных микросхем и полевых транзисторов.