Підручник Фізика 8 клас - Т. М. Засєкіна - Оріон 2016 рік

РОЗДІЛ 2 ЕЛЕКТРИЧНІ ЯВИЩА. ЕЛЕКТРИЧНИЙ СТРУМ

§ 20. ЕЛЕКТРИЧНЕ ПОЛЕ

Ви дізнаєтесь

- Що таке електричне поле

- Як якісно пояснити електромагнітну взаємодію

Пригадайте

- Як взаємодіють однойменно й різнойменно заряджені тіла

Електричне поле. Розглянемо ще раз процес притягання клаптиків паперу до наелектризованої палички, описаний у § 18. Якщо ви намагались повторити цей дослід самостійно, то бачили, що клаптики паперу притягуються до палички ще до того, як вона їх торкається, — взаємодія відбувається на відстані. А як відомо з курсу 7 класу, взаємодія може відбуватись під час контакту або через поле. У нашому випадку — через електричне поле.

Будь-яке електрично заряджене тіло створює навколо себе електричне поле, через яке відбувається електромагнітна взаємодія.

Електричне поле — це особлива форма матерії, що існує навколо електрично заряджених тіл або частинок і діє з деякою силою на інші частинки або тіла, що мають електричний заряд.

Особливістю електричного поля (як і гравітаційного) для людини є те, що ми не можемо безпосередньо сприймати його за допомогою органів чуття. Ви знаєте, що для спостереження за матеріальним об’єктом ми використовуємо зір, слух, нюх і дотик. Саме вони надають нам інформацію про об’єкт або явище, що спостерігається, й підтверджують їх наявність. Проте електричне поле не діє безпосередньо на наші органи чуття. Саме з цим пов’язані деякі ускладнення розуміння цього поняття на початку його вивчення, адже важко повірити в реальність того, чого безпосередньо не відчуваєш!

Упевнитися в існуванні електричного поля можна на підставі його дій. Основним фактом, який підтверджує наявність електричного поля, є його дія на будь-яке заряджене тіло, що міститься в цьому полі.

Проведемо такий дослід. Підвісимо на нитці до штатива кульку з оргскла. Наелектризовуємо скляну паличку, потерши її об шовкову тканину, й доторкнемося нею до кульки. Вона набуде позитивного електричного заряду (мал. 86, а). Рівноважний стан кульки визначатиметься дією двох сил: силою натягу нитки N та силою тяжіння F (мал. 86, б).

Мал. 86. Дослід із демонстрації дії електричного поля

Потремо пластину з ебоніту вовняною тканиною, наелектризувавши її негативно. Будемо наближати негативно заряджену пластину до позитивно зарядженої кульки. Побачимо, що кулька також почне відхилятись від положення рівноваги в бік пластини. Якщо зафіксувати положення пластини, то кулька так і залишиться у відхиленому стані (мал. 86, в). Чому кулька не повертається в попереднє положення? Очевидно, що крім діючих сил (натягу нитки N і тяжіння Fт) в електричному полі пластини й кульки виникає ще одна сила — сила електромагнітної взаємодії Fел (мал. 86, г).

Які висновки робимо з досліду?

Електричне поле зарядженого тіла діє з певною силою на будь-яке інше заряджене тіло, що перебуває в цьому полі.

Дослід ще показує, що чим ближче розміщена кулька до пластини, тим з більшою силою діє на неї електричне поле зарядженої пластини. Тобто можна зробити висновок, що електричне поле, створюване зарядженим тілом, діє на заряджені тіла, що перебувають поблизу від нього, сильніше, ніж на тіла, що містяться на більшій відстані.

Між науковцями довгий час тривала дискусія щодо механізму передачі взаємодії між тілами, що перебувають на відстані одне від одного (й особливо в разі від сутності середовища між ними, тобто у вакуумі). І саме дослідження електромагнітних явищ стало поштовхом у цьому напрямі. У 1865 р. англійський учений Джеймс Клерк Максвелл на підставі аналізу знань з електрики та магнетизму пояснив особливості й закономірності електромагнітної взаємодії.

Він уперше ввів у фізику поняття поле й довів існування електромагнітного поля, а також зумів об’єднати вчення про електрику, магнетизм й оптику в одну теорію.

Графічне зображення електричного поля. У ході досліджень електричного поля вченим вдалося з’ясувати його властивості. Що у свою чергу дозволило змоделювати поле, тобто представити його графічно. Лінії за допомогою яких графічно зображають електричне поле, називають силовими лініями.

Джеймс Клерк Максвелл (1831-1879) Англійський учений, основоположник теорії електромагнітної взаємодії

Мал. 88. Дослід з електричними султанами: а — притягання паперових смужок різнойменно заряджених султанів; б — відштовхування паперових смужок однойменно заряджених султанів

Так, якщо зобразити заряджені тіла як маленькі кульки, то лінії позитивно зарядженого тіла спрямовані в усі боки від нього (мал. 87, а), а силові лінії негативно зарядженого тіла спрямовані до нього (мал. 87, б). У разі взаємодії двох електрично заряджених тіл їхні поля накладаються. На малюнку 87 в, г зображені електричні поля однойменно та різнойменно заряджених кульок.

«Спостерігати» електричне поле можна на досліді, використовуючи електричні султани (мал. 88). Легкі паперові смужки, закріплені на пластмасових підставках, розміщуються вздовж силових ліній електричного поля.

Мал. 87. Графічне зображення електричного поля: а — позитивного заряду; б — негативного заряду; в — двох різнойменних зарядів; г — двох однойменних зарядів

Підбиваємо підсумки

Електричне поле — це особлива форма матерії, що існує навколо електрично заряджених тіл або частинок і діє з деякою силою на інші частинки або тіла, що мають електричний заряд.

Електричні поля можуть бути створені різними зарядженими тілами й різнитися за впливом на один і той самий електричний заряд: одні діють з більшою силою, інші — з меншою.

Лінії, за допомогою яких графічно зображають електричне поле, називають силовими лініями.

Я знаю, вмію й розумію

1. Що таке електричне поле?

2. Яким чином можна довести реальність існування електричного поля?

Мал. 89. До завдання 2

ПОЯСНІТЬ

1. Як змінюється дія електричного поля в разі віддалення від електричного заряду, який його створює?

2. В електричному полі негативно зарядженої пластинки «зависла» заряджена пилинка (мал. 89). Що станеться з пилинкою, якщо вона втратить кілька електронів?

3. Опишіть і поясніть явища, зображені на малюнку 90.

4. Установіть відповідність між зображенням електричного поля та зарядами тіл, що його утворюють (мал. 91).

Мал. 90. До завдання 3

Мал. 91. До завдання 4

5. Незаряджене металеве тіло внесли в електричне поле наелектризованої кулі (мал. 92, а). Після цього його розділили на дві частини

(А і В на мал. 92, б). Як заряджені ці частини?

Мал. 92. До завдання 5





Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити