Номер 697, страница 153 - гдз по физике 10 класс сборник задач Дорофейчик, Белая

697. На рисунке 132 показаны штриховыми линиями две концентрические окружности с центром в точечном заряде $q_0$, создающем электростатическое поле. Укажите направление сил электростатического поля, действующих на протон ($q_p$) и на электрон ($q_e$), находящиеся в этом поле, если потенциал $\varphi_1 = -20 \text{ В}$, $\varphi_2 = -10 \text{ В}$.

Рис. 132

Для определения направления сил, действующих на заряженные частицы, сначала необходимо определить направление вектора напряженности электростатического поля $\vec{E}$. Вектор напряженности всегда направлен в сторону убывания потенциала $\phi$.

В условии задачи даны потенциалы двух эквипотенциальных окружностей: внутренней $\phi_1 = -20 \text{ В}$ и внешней $\phi_2 = -10 \text{ В}$.

Сравнивая потенциалы, видим, что $\phi_2 > \phi_1$ (так как $-10 > -20$). Это означает, что потенциал уменьшается при движении от внешней окружности к внутренней. Следовательно, вектор напряженности электрического поля $\vec{E}$ в любой точке направлен по радиусу к центру, к заряду $q_0$.

Сила $\vec{F}$, действующая на заряд $q$ в электрическом поле, определяется выражением $\vec{F} = q\vec{E}$. Направление силы зависит от знака заряда $q$.

Направление силы, действующей на протон ($q_p$)

Протон имеет положительный заряд ($q_p > 0$). Поэтому вектор силы $\vec{F}_p$, действующей на него, сонаправлен с вектором напряженности поля $\vec{E}$ ($\vec{F}_p \uparrow\uparrow \vec{E}$). Поскольку вектор $\vec{E}$ направлен по радиусу к центру (к заряду $q_0$), сила, действующая на протон, также направлена по радиусу к центральному заряду $q_0$.

Ответ: сила, действующая на протон, направлена по радиусу к центральному заряду $q_0$.

Направление силы, действующей на электрон ($q_e$)

Электрон имеет отрицательный заряд ($q_e < 0$). Поэтому вектор силы $\vec{F}_e$, действующей на него, направлен в сторону, противоположную вектору напряженности поля $\vec{E}$ ($\vec{F}_e \uparrow\downarrow \vec{E}$). Поскольку вектор $\vec{E}$ направлен по радиусу к центру (к заряду $q_0$), сила, действующая на электрон, направлена в противоположную сторону, то есть по радиусу от центрального заряда $q_0$.

Ответ: сила, действующая на электрон, направлена по радиусу от центрального заряда $q_0$.