[рис.] В нижней половине незаряженного металлического шара находится крупная шарообразная полость, заполненная воздухом. Шар находится в воздухе вдали от других предметов. В центр полости помещен положительный точечный заряд $q больше 0$ (см. рис.). Нарисуйте картину силовых линий электростатического поля внутри полости и снаружи шара. Если поле = нулю, напишите в данной области: $\vecE=0$ Если поле отлично от нуля, нарисуйте картину поля в данной области, используя восемь силовых линий.
💡 Пошаговый разбор и решение:
[рис.] 1. Приведен схематический рисунок картины силовых линий: внутри полости — семейство прямых лучей, исходящих из заряда и приходящих на поверхность полости по нормали; снаружи шара — семейство прямых лучей, исходящих с поверхности шара по нормали к ней и уходящих на бесконечность.
2. Внутри проводника — электростатическое поле $E=0$ Поэтому поле в полости обладает центральной симметрией и выглядит как поле точечного заряда $q больше 0$ находящегося в центре полости. Силовые линии этого поля подходят по нормали к поверхности полости, где = мерно распределен отрицательный индуцированный заряд $−q меньше 0$
3. На наружной поверхности шара находится (в силу нейтральности шара в целом) положительный заряд $q больше 0$ В силу того, что внутри проводника $\vecE=0$ а снаружи окружающие предметы расположены далеко от шара, этот заряд распределен по поверхности шара = мерно. Его поле вне шара выглядит как поле точечного заряда $q больше 0$ расположенного в центре шара. Силовые линии отходят от шара по нормали к его поверхности.
2. Внутри проводника — электростатическое поле $E=0$ Поэтому поле в полости обладает центральной симметрией и выглядит как поле точечного заряда $q больше 0$ находящегося в центре полости. Силовые линии этого поля подходят по нормали к поверхности полости, где = мерно распределен отрицательный индуцированный заряд $−q меньше 0$
3. На наружной поверхности шара находится (в силу нейтральности шара в целом) положительный заряд $q больше 0$ В силу того, что внутри проводника $\vecE=0$ а снаружи окружающие предметы расположены далеко от шара, этот заряд распределен по поверхности шара = мерно. Его поле вне шара выглядит как поле точечного заряда $q больше 0$ расположенного в центре шара. Силовые линии отходят от шара по нормали к его поверхности.
📚 Похожие разобранные задания по предмету:
ID 103524 • Задание №5
При повышении абсолютной температуры идеального газа в 2 раза средняя кинетическая энергия теплового движения ...
ID 104250 • Задание №7
Возле первой клеммы батарейки нарисован знак «+», а возле второй клеммы — знак «−». Потенциал первой клеммы
...
Официальные критерии проверки ФИПИ:
Критерии проверки:
Критерии оценивания выполнения задания | Баллы
Приведено полное правильное решение, включающее правильный ответ (в данном случае приведен схематический рисунок силовых линий в полости и снаружи шара, п. 1), и полное верное объяснение (в данном случае — п. 2–3) с указанием наблюдаемых явлений и законов (в данном случае — отсутствие электрического поля внутри проводника, поле точечного заряда, закон сохранения заряда шара). | 3
Дан правильный ответ и приведено объяснение, но в решении имеются следующие недостатки. В объяснении не указано или не используется одно из физических явлений, свойств, определений или один из законов (формул), необходимых для полного верного объяснения. (Утверждение, лежащее в основе объяснения, не подкреплено соответствующим законом, свойством, явлением, определением и т. п.)
ИЛИ
Объяснения представлены не в полном объеме или в них содержится один логический недочет. | 2
Представлено решение, соответствующее одному из следующих случаев. Дан правильный ответ на вопрос задания и приведено объяснение, но в нем не указаны два явления или физических закона, необходимых для полного верного объяснения.
ИЛИ
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца.
ИЛИ
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, приводящие к ответу, содержат ошибки.
ИЛИ
Указаны не все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеются верные рассуждения, направленные на решение задачи. | 1
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла. | 0
Максимальный балл | 3
Критерии оценивания выполнения задания | Баллы
Приведено полное правильное решение, включающее правильный ответ (в данном случае приведен схематический рисунок силовых линий в полости и снаружи шара, п. 1), и полное верное объяснение (в данном случае — п. 2–3) с указанием наблюдаемых явлений и законов (в данном случае — отсутствие электрического поля внутри проводника, поле точечного заряда, закон сохранения заряда шара). | 3
Дан правильный ответ и приведено объяснение, но в решении имеются следующие недостатки. В объяснении не указано или не используется одно из физических явлений, свойств, определений или один из законов (формул), необходимых для полного верного объяснения. (Утверждение, лежащее в основе объяснения, не подкреплено соответствующим законом, свойством, явлением, определением и т. п.)
ИЛИ
Объяснения представлены не в полном объеме или в них содержится один логический недочет. | 2
Представлено решение, соответствующее одному из следующих случаев. Дан правильный ответ на вопрос задания и приведено объяснение, но в нем не указаны два явления или физических закона, необходимых для полного верного объяснения.
ИЛИ
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца.
ИЛИ
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, приводящие к ответу, содержат ошибки.
ИЛИ
Указаны не все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеются верные рассуждения, направленные на решение задачи. | 1
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла. | 0
Максимальный балл | 3
🔗 Другие задания линии №21 по предмету Физика:
ID 107284
В эксперименте установлено, что при температуре воздуха в комнате 23 °C на стенке стакана с хол...
ID 107285
В эксперименте установлено, что при температуре воздуха в комнате $25 градусовС$ на стенке стак...
ID 107286
В эксперименте установлено, что при температуре воздуха в комнате 29 °C на стенке стакана с хол...
ID 107287
В эксперименте установлено, что при температуре воздуха в комнате $25 градусов С$ на стенке ста...
ID 107288
В эксперименте установлено, что при температуре воздуха в комнате $29 градусовС$ на стенке стак...