Задание №14 — Работа электростатического поля

#68127Задание №14ФИПИ

Потенциальность электростатического поля

На рисунке изображены линии напряжённости однородного электростатического поля, созданного равномерно заряженной протяжённой горизонтальной пластиной.

Из приведённого ниже списка выберите все верные утверждения относительно ситуации, показанной на рисунке.

1) Работа электростатического поля по перемещению точечного положительного заряда из точки А в точку В положительна.
2) Если в точку В поместить точечный отрицательный заряд, то на него со стороны пластины будет действовать сила, направленная вертикально вверх.
3) Напряжённость электростатического поля в точке А меньше, чем в точке С.
4) Потенциал электростатического поля в точке В выше, чем в точке С.
5) Заряд пластины положительный.

Правильный ответ

Пояснение

Решение:

Линии напряжённости на рисунке вертикальны и направлены вверх, то есть от пластины. Линии электростатического поля начинаются на положительных зарядах, значит пластина заряжена положительно. Поле однородное: во всех точках $\vec{E}$ одинаков по модулю и направлению.

Эквипотенциальные поверхности перпендикулярны линиям поля, то есть горизонтальны. Точки А и В лежат на одной горизонтали, поэтому $\varphi_{\text{А}}=\varphi_{\text{В}}$ . Потенциал убывает в направлении вектора $\vec{E}$ , то есть при подъёме вверх.

1) Работа поля $A=q\left(\varphi_{\text{А}}-\varphi_{\text{В}}\right)=0$ , так как А и В лежат на одной эквипотенциальной поверхности. Утверждение неверно.

2) На точечный отрицательный заряд действует сила $\vec{F}=q\vec{E}$ ; при $q\lt 0$ она направлена противоположно $\vec{E}$ , то есть вертикально вниз (к пластине). Неверно.

3) Поле однородно, поэтому $E_{\text{А}}=E_{\text{С}}$ . Неверно.

4) Точка С расположена выше точки В, а потенциал убывает вверх, поэтому $\varphi_{\text{С}}\lt\varphi_{\text{В}}$ , то есть потенциал в В выше. Верно.

5) Линии поля выходят из пластины, значит её заряд положительный. Верно.

Ответ: 45