Физика. Уровень стандарта. 10 класс. Барьяхтар

Подводим итоги раздела IV «Электрическое поле»

1. Вы углубили свои знания об электрическом поле.

Электрическое поле — форма материи, которая существует вокруг заряженных тел и проявляется в действии с некоторой силой на любое заряженное тело в этом поле.

2. Вы доказали, что электростатическое поле обладает энергией, за счет которой силы, действующие со стороны поля на электрический заряд, совершают работу:

3. Вы узнали о физических величинах, характеризующих электрическое поле.

4. Вы узнали, что графически изобразить электростатическое поле можно с помощью силовых линий и с помощью эквипотенциальных поверхностей.

5. Вы вспомнили, как электрическое поле влияет на вещество, узнали, как вещество влияет на электрическое поле.

6. Вы узнали о конденсаторах, о том, что их классифицируют по назначению, форме обкладок, типу диэлектрика; узнали об электроемкости конденсатора (С), энергии конденсатора (W).

Задания для самопроверки к разделу IV «Электрическое поле»

Задание 1. На шелковой нити висит металлический шарик, заряд которого +20 нКл, а масса 2 г. Под ним на некотором расстоянии разместили такой же шарик, но с зарядом -4 нКл.

1. (1 балл) Изменится ли сила натяжения нити, и если изменится, то как?

  • а) увеличится;
  • б) уменьшится;
  • в) останется неизменной;
  • г) сначала увеличится, а затем уменьшится.

2. (3 балла) На каком расстоянии нужно расположить второй шарик, чтобы сила натяжения нити изменилась в 2 раза? Шарики находятся в воздухе.

Задание 2. Электрон, пройдя в вакууме вдоль силовой линии электрического поля из точки 1 в точку 2, остановился в результате действия поля. Разность потенциалов между точками 1 и 2 — 400 В.

1. (1 балл) Какая из сил (рис. 1) показывает направление силы, действующей на электрон?

Рис. 1

2. (2 балла) Какую работу совершило электрическое поле?

3. (3 балла) Какой была начальная скорость движения электрона? Какое расстояние между точками 1 и 2, если напряженность электрического поля 8 кВ/м?

4. (4 балла) Чему будет равно изменение кинетической энергии электрона, если он попадет в электрическое поле с той же начальной скоростью, но перпендикулярно силовым линиям поля? Время движения электрона в поле — 2 • 10-8 с. Напряженность поля — 300 В/м.

Задание 3. Два точечных заряда, значение каждого из которых 40 мкКл, поместили в вакууме на некотором расстоянии друг от друга.

1. (2 балла) Какова напряженность электрического поля в точке, находящейся посредине между этими зарядами?

Задание 4. На рис. 2 изображен слюдяной конденсатор, на корпусе которого указаны значения емкости и рабочего напряжения.

Рис. 2

1. (2 балла) Определите модуль заряда одной из обкладок конденсатора, заряженного до рабочего напряжения.

  • а) 6 мКл;
  • б) 27 мкКл;
  • в) 38 кКл;
  • г) 400 мкКл.

2. (3 балла) Как изменится энергия конденсатора, если его зарядить до рабочего напряжения, отключить от источника, а затем присоединить параллельно к этому конденсатору такой же, но незаряженный конденсатор?

3. (3 балла) Найдите электроемкость батареи таких конденсаторов, если их соединить так, как показано на рис. 3.

Рис. 3

Сверьте ваши ответы с приведенными в конце учебника. Отметьте задания, выполненные правильно, подсчитайте сумму баллов. Разделите эту сумму на два. Полученное число соответствует уровню ваших учебных достижений.

Тренировочные тестовые задания с компьютерной проверкой вы найдете на электронном образовательном ресурсе «Интерактивное обучение».

Энциклопедическая страница

СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГЕТИКА

Многие из вас пользуются мобильным телефоном и другими электрическими приборами, поэтому надеемся, что по крайней мере на бытовом уровне вы знаете об электричестве несколько больше, чем изложено в разделе IV. А сейчас речь пойдет о сравнительно новом источнике электрической энергии — солнечных батареях — и о тех изменениях, которые они принесут в нашу жизнь в ближайшем будущем.

Энергия Солнца — это основа жизни на Земле. Но на протяжении почти всей своей истории человечество не умело непосредственно преобразовывать солнечную энергию и было вынуждено пользоваться, так сказать, вторичными продуктами: дровами, торфом, углем и т. д. Только на рубеже XIX и ХХ вв. был открыт внутренний фотоэффект — возникновение электрического тока в некоторых материалах под воздействием солнечного излучения. И понадобилось почти сто лет, чтобы фотоэлектрические преобразователи, которые сейчас называют солнечными батареями (солнечными панелями), «родились» как промышленность. Бурное развитие их практического применения происходит на ваших глазах. Так, мощность солнечных панелей в мире в 2001 г. составляла примерно 700 МВт (это приблизительно мощность достаточно небольшой Днестровской ГЭС), а вот в 2016 г. уже говорилось о 230 ГВт, что почти в 5 раз больше, чем вся энергетика Украины.

Сейчас много пишут о будущем исчерпании мировых запасов нефти и газа. Существует ли подобная угроза для развития солнечной энергетики?

Количество энергии, которую Земля получает от Солнца за 10 минут, примерно такое же, как потребляемое человечеством за год. Получается, что для замещения других источников энергии нужно «засеять» солнечными батареями не всю поверхность Земли, а только ее достаточно небольшую часть, примерно равную территории Австрии или Чехии. Поэтому в ближайшие столетия «исчерпания солнечных ресурсов» не будет. Но технически невозможно, по крайней мере сейчас, сконцентрировать всю энергетику планеты в одном небольшом регионе, поэтому инженеры пошли другим путем: для размещения солнечных батарей они применяют имеющиеся элементы сооружений. Самый известный пример — солнечные батареи на крыше (рис. 1). Более современное решение — «интегрированные батареи», то есть солнечные батареи, соединенные с конструктивными элементами здания — окнами, кирпичами, черепицей и т. д.

А еще вспомним автомобиль «Тесла» на электрической тяге, который, пожалуй, начал новую эру в автомобилестроении. Больше всего, наверное, поражает грузовик на электрической тяге (рис. 2). С полным грузом (36 тонн) этот автомобиль за 20 с разгоняется до скорости 100 км/ч и может перевезти этот груз без подзарядки на расстояние 800 км.

Солнечная энергетика завершает свое «детство». Каким будет ее взрослая жизнь?