Номер 11, страница 325 - гдз по физике 10 класс учебник часть 1 Генденштейн, Дик

Электростатика. Глава 8. Свойства электрического поля. Параграф 39. Проводники и диэлектрики в электростатическом поле - номер 11, страница 325.

Условие.

11. Будет ли взаимодействовать заряженный металлический шарик с таким же незаряженным? Обоснуйте свой ответ.

Решение.

Решение

Да, заряженный металлический шарик будет взаимодействовать с таким же незаряженным шариком. Они будут притягиваться друг к другу.

Обоснование этого явления заключается в электростатической индукции. Заряженный шарик создаёт вокруг себя электрическое поле. Когда незаряженный металлический шарик, являющийся проводником, помещается в это поле, свободные заряды (электроны) в нём перераспределяются под действием электрических сил.

Если заряженный шарик имеет, например, положительный заряд, то он притянет к себе свободные электроны в незаряженном шарике. В результате этого на стороне незаряженного шарика, обращённой к заряженному, скопится избыточный отрицательный заряд. Соответственно, на противоположной, дальней стороне незаряженного шарика возникнет избыточный положительный заряд из-за недостатка электронов.

Таким образом, хотя незаряженный шарик в целом остаётся электрически нейтральным, на нём происходит разделение зарядов. Теперь между заряженным шариком и перераспределёнными зарядами на незаряженном шарике действуют кулоновские силы. Сила притяжения между положительно заряженным шариком и индуцированным отрицательным зарядом на ближней стороне будет больше, чем сила отталкивания между положительно заряженным шариком и индуцированным положительным зарядом на дальней стороне. Это связано с тем, что сила взаимодействия обратно пропорциональна квадрату расстояния между зарядами ($F \sim 1/r^2$), а ближняя сторона находится на меньшем расстоянии.

В результате сложения этих сил возникает результирующая сила, направленная в сторону заряженного шарика, то есть шарики притягиваются.

Ответ: Да, заряженный и незаряженный металлические шарики будут взаимодействовать (притягиваться) из-за явления электростатической индукции.