Номер 5, 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 5, страница 325.

Условие.

5. Стальной шарик электрически заряжен. Где расположен его электрический заряд?

Решение.

Решение

Стальной шарик является проводником. Особенностью проводников является наличие в них свободных носителей заряда (в металлах, таких как сталь, это электроны), которые могут перемещаться по всему объему тела.

Когда проводящему телу, в данном случае стальному шарику, сообщают избыточный электрический заряд, эти заряды начинают взаимодействовать друг с другом. Согласно закону Кулона, одноименные заряды отталкиваются. Из-за этих сил отталкивания свободные заряды стремятся расположиться как можно дальше друг от друга. Максимальное удаление друг от друга в пределах шарика достигается тогда, когда все они выходят на его внешнюю поверхность.

В результате этого перераспределения, которое происходит практически мгновенно, устанавливается электростатическое равновесие. В этом состоянии весь избыточный заряд располагается исключительно на внешней поверхности проводника. Для сферического тела, как шарик, этот заряд распределяется по поверхности равномерно.

Внутри проводника, находящегося в равновесии, избыточных зарядов нет, и напряженность электрического поля равна нулю ($E_{внутри} = 0$). Если бы поле внутри не было равно нулю, оно бы действовало на свободные заряды, заставляя их двигаться, что противоречит понятию равновесия.

Ответ: Электрический заряд расположен на внешней поверхности стального шарика.