Глава 2. Электрические явления. § 29. Закон Кулона. Электрическое поле — с. 111
Задание 16. Пункт 1. Составьте план эксперимента, доказывающего, что электрическое поле обладает энергией.
Электрическое поле обладает энергией, если оно способно совершать работу, например перемещать тело или изменять его скорость. План опыта.
1) Оборудование: лёгкая гильза из фольги на длинной шёлковой нити, эбонитовая палочка, кусочек шерсти, линейка.
2) Натираем палочку шерстью и тем самым создаём вокруг неё электрическое поле.
3) Подвешиваем нейтральную гильзу на нити рядом с палочкой на расстоянии 3–5 см, не касаясь её. Гильза притягивается к палочке (в ней возникает перераспределение зарядов), нить отклоняется от вертикали, и гильза поднимается: увеличивается её потенциальная энергия в поле тяжести.
4) Измеряем по линейке смещение гильзы и отмечаем, что она пришла в движение.
5) Вывод: гильза начала двигаться, то есть изменилась её механическая энергия. Источником этой энергии может быть только электрическое поле палочки: оно совершило работу по перемещению гильзы. Значит, электрическое поле обладает энергией.
1) Оборудование: лёгкая гильза из фольги на длинной шёлковой нити, эбонитовая палочка, кусочек шерсти, линейка.
2) Натираем палочку шерстью и тем самым создаём вокруг неё электрическое поле.
3) Подвешиваем нейтральную гильзу на нити рядом с палочкой на расстоянии 3–5 см, не касаясь её. Гильза притягивается к палочке (в ней возникает перераспределение зарядов), нить отклоняется от вертикали, и гильза поднимается: увеличивается её потенциальная энергия в поле тяжести.
4) Измеряем по линейке смещение гильзы и отмечаем, что она пришла в движение.
5) Вывод: гильза начала двигаться, то есть изменилась её механическая энергия. Источником этой энергии может быть только электрическое поле палочки: оно совершило работу по перемещению гильзы. Значит, электрическое поле обладает энергией.
Задание 16. Пункт 2. Как изменяется электрическая сила, действующая на заряженную гильзу при удалении её от заряженного тела?
Как это показать на опыте?
Электрическая сила при удалении гильзы от заряженного тела уменьшается: по закону Кулона она обратно пропорциональна квадрату расстояния (при удвоении расстояния — в 4 раза).
Опыт. 1. Подвешиваем заряженную гильзу на шёлковой нити, чтобы она могла свободно отклоняться. 2. Закрепляем рядом заряженную эбонитовую палочку (на штативе) на уровне гильзы и подносим её на расстояние 2 см, затем 4 см, 6 см, 8 см. 3) Каждый раз измеряем отклонение гильзы от вертикали по линейке или по углу; чем больше отклонение, тем больше сила. 4. Типичный результат: при расстоянии 2 см гильза отклонилась на 40 мм, при 4 см — на 20 мм, при 6 см — на 10 мм, при 8 см — на 4 мм (значения зависят от опыта). Отклонение, а значит и сила, быстро убывает.
Вывод: чем дальше гильза от заряженного тела, тем меньше действующая на неё электрическая сила.
Опыт. 1. Подвешиваем заряженную гильзу на шёлковой нити, чтобы она могла свободно отклоняться. 2. Закрепляем рядом заряженную эбонитовую палочку (на штативе) на уровне гильзы и подносим её на расстояние 2 см, затем 4 см, 6 см, 8 см. 3) Каждый раз измеряем отклонение гильзы от вертикали по линейке или по углу; чем больше отклонение, тем больше сила. 4. Типичный результат: при расстоянии 2 см гильза отклонилась на 40 мм, при 4 см — на 20 мм, при 6 см — на 10 мм, при 8 см — на 4 мм (значения зависят от опыта). Отклонение, а значит и сила, быстро убывает.
Вывод: чем дальше гильза от заряженного тела, тем меньше действующая на неё электрическая сила.