ГДЗ по физике, 10 класс, Мякишев, номер 101.3: Связь между напряжённостью электростатического поля и разностью

План решения:

Для определения направления вектора напряжённости электростатического поля необходимо вспомнить фундаментальную связь между напряжённостью E и потенциалом φ. Вектор напряжённости всегда направлен в сторону наиболее быстрого убывания потенциала. Это следует из соотношения E=-dφ/dl, где знак «минус» указывает на то, что направление E противоположно направлению возрастания потенциала.

Вычисление и логический вывод:

В условии задачи сказано, что потенциал электростатического поля возрастает в направлении снизу вверх. Это означает, что если мы будем перемещаться по вертикали от нижней точки к верхней, значение потенциала φ будет увеличиваться.

Так как вектор напряжённости E направлен в сторону убывания потенциала, он должен быть направлен противоположно тому направлению, в котором потенциал растёт. Поскольку рост потенциала происходит снизу вверх, то убывание потенциала происходит сверху вниз.

Проверка ответа:

Представим себе эквипотенциальные поверхности, перпендикулярные направлению изменения потенциала. Если потенциал выше вверху и ниже внизу, то линии напряжённости должны идти от областей с высоким потенциалом к областям с низким потенциалом. Следовательно, вектор E направлен от верхних слоёв пространства к нижним, то есть вертикально вниз. Ответ согласуется с теоретическим положением о том, что E=-gradφ.