Підбиваємо підсумки розділу IV «Електричне поле»

1. Ви поглибили свої знання про електричне поле.

Електричне поле — форма матерії, яка існує навколо заряджених тіл і виявляється в дії з деякою силою на будь-яке заряджене тіло, що перебуває в цьому полі.

2. Ви довели, що електричне поле має енергію, за рахунок якої сили, що діють з боку поля на електричний заряд, виконують роботу:

3. Ви дізналися про фізичні величини, які характеризують електричне поле.

4. Ви згадали, як графічно зображують електричне поле.

5. Ви згадали, як електричне поле впливає на речовину, дізналися, як речовина впливає на електричне поле.

6. Ви довідалися про конденсатори, про те, що їх класифікують за призначенням, формою обкладок і типом діелектрика; дізналися про електроємність конденсатора (С), енергію конденсатора (W).

Завдання для самоперевірки до розділу IV «Електричне поле»

Завдання 1. На шовковій нитці висить металева кулька, заряд якої +20 нКл, а маса 2 г. Під нею на деякій відстані розташували таку саму кульку, але із зарядом -4 нКл.

1. (1 бал) Чи зміниться сила натягу нитки, і якщо зміниться, то як?

а) збільшиться;
б) зменшиться;
в) залишиться незмінною;
г) спочатку збільшиться, а потім зменшиться.

2. (3 бали) На якій відстані потрібно розташувати другу кульку, щоб сила натягу нитки змінилась у 2 рази? Кульки розташовані в повітрі.

Завдання 2. Електрон, рухаючись у вакуумі вздовж силової лінії електричного поля, проходить між двома точками з різницею потенціалів 400 В. Після проходження цієї різниці потенціалів швидкість руху електрона стає рівною нулю.

Рис. 1

2. (2 бали) Чому дорівнює робота, виконана електричним полем?

3. (3 бали) Визначте, якою була швидкість руху електрона, коли він потрапив в електричне поле, а також відстань, яку подолав електрон, якщо напруженість електричного поля становить 8 кВ/м.

4. (4 бали) Чому буде дорівнювати зміна кінетичної енергії електрона, якщо він потрапить в електричне поле з тією самою початковою швидкістю, але перпендикулярно до силових ліній поля? Час руху електрона в полі 2 • 10^-8 с. Напруженість поля 300 В/м.

Завдання 3. Два точкові заряди, значення кожного з яких +40 мкКл, розташували у вакуумі на деякій відстані один від одного.

1. (2 бали) Яка напруженість електричного поля в точці, розміщеній посередині між цими зарядами?

Завдання 4. На рис. 2 зображено слюдяний конденсатор, на корпусі якого зазначено значення ємності та робочої напруги.

Рис. 2

1. (2 бали) Визначте модуль заряду однієї з обкладок зарядженого до робочої напруги конденсатора.

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

2. (3 бали) Як зміниться енергія конденсатора, якщо його зарядити до робочої напруги, а потім приєднати до нього паралельно такий самий незаряджений конденсатор?

3. (3 бали) Визначте електроємність батареї таких конденсаторів, якщо їх з’єднати так, як показано на рис. 3.

Рис. 3

Звірте ваші відповіді з наведеними наприкінці підручника. Позначте завдання, виконані правильно, і полічіть суму балів. Поділіть цю суму на два. Одержаний результат відповідатиме рівню ваших навчальних досягнень.

Тренувальні тестові завдання з комп’ютерною перевіркою ви знайдете на електронному освітньому ресурсі «Інтерактивне навчання».

СОНЯЧНА ЕНЕРГЕТИКА

Багато хто з вас користується мобільним телефоном та іншими електричними приладами, тож сподіваємось, що принаймні на побутовому рівні ви знаєте про електрику дещо більше, ніж викладено в розділі IV. А тут ітиметься про порівняно нове джерело електричної енергії — сонячні батареї — і про ті зміни, які вони внесуть у наше життя в найближчому майбутньому.

Енергія Сонця — це основа життя на Землі. Але протягом майже всієї своєї історії людство не мало засобів безпосередньо перетворювати сонячну енергію для своїх потреб і було змушене користуватися, так би мовити, вторинними продуктами: дровами, торфом, вугіллям тощо. Тільки на межі ХІХ і ХХ ст. було відкрито зовнішній фотоефект — виникнення електричного струму в певних матеріалах під впливом сонячного випромінювання. І знадобилося майже сто років, щоб фотоелектричні перетворювачі, які зараз називають сонячними батареями (сонячними панелями), «народилися» як промисловість. Бурхливий розвиток їх практичного застосування відбувається на ваших очах. Так, потужність сонячних панелей у світі в 2001 р. складала приблизно 700 МВт (це практично потужність досить невеликої Дністровської ГЕС), а от у 2016 р. уже йшлося про 230 ГВт — це майже в 5 разів більше, ніж уся енергетика України.

Зараз багато пишуть про майбутнє вичерпання світових запасів нафти та газу. Чи існує подібна загроза для розвитку сонячної енергетики? Кількість енергії, яку Земля одержує від Сонця за 10 хвилин, приблизно така сама, що її споживає людство за рік. Тож виходить, що для заміщення інших джерел енергії треба «засіяти» сонячними батареями не всю поверхню Землі, а тільки її досить невелику частину, яка приблизно дорівнює території Австрії або Чехії. Тож найближчими сторіччями «вичерпання сонячних ресурсів» не буде. Але технічно неможливо, принаймні зараз, сконцентрувати всю енергетику планети в одному невеликому регіоні, тому інженери пішли іншим шляхом: для розміщення сонячних батарей вони застосовують наявні елементи споруд. Найвідоміший приклад — сонячні батареї на даху (рис. 1). Більш сучасне рішення — «інтегровані батареї», тобто сонячні батареї, поєднані з конструктивними елементами будівлі — вікнами, цеглою, черепицею.

А ще згадаємо Ілона Маска, американського підприємця та винахідника. Автомобіль «Тесла» на електричній тязі започаткував нову еру в автомобілебудуванні. Найбільше вражає, мабуть, вантажівка на електричній тязі (рис. 2). Із повним вантажем (36 тонн) цей автомобіль за 20 с розганяється до швидкості 100 км/год і може перевезти цей вантаж без підзарядки на відстань 800 км.