Номер 20, страница 95, часть 2 - гдз по физике 10 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 2. Электростатика и постоянный электрический ток. Глава VII. Электростатика. Параграф 35. Электрические взаимодействия - номер 20, страница 95.

Условие.

20. К сфере незаряженного электрометра поднесли отрицательно заряженную палочку, не касаясь ею сферы электрометра (рис. 35.8). При этом стрелка электрометра отклонилась от вертикали.

а) Приобрёл ли электрометр электрический заряд?

б) Произошло ли перераспределение электрического заряда в электрометре? Если да, то какие по знаку заряды образовались на сфере, стержне и стрелке электрометра?

в) Что произойдёт, когда палочку удалят от электрометра?

Рис. 35.8

Решение 2.

а) Приобрёл ли электрометр электрический заряд?

Нет, электрометр в целом не приобрёл электрический заряд. Поскольку палочка не касалась сферы электрометра, не было и передачи электрического заряда (электронов) от палочки к электрометру или наоборот. Электрометр изначально был электрически нейтрален, и его суммарный заряд остался равным нулю. Произошло явление электростатической индукции, при котором заряды лишь перераспределились внутри проводника.

Ответ: Нет, суммарный заряд электрометра остался равным нулю.

б) Произошло ли перераспределение электрического заряда в электрометре? Если да, то какие по знаку заряды образовались на сфере, стержне и стрелке электрометра?

Да, в электрометре произошло перераспределение электрического заряда. Под действием электрического поля отрицательно заряженной палочки свободные электроны, имеющиеся в металлическом электрометре, оттолкнулись от неё и переместились как можно дальше — из сферы вниз, на стержень и стрелку.

В результате на сфере, ближайшей к палочке, возник недостаток электронов, и она приобрела избыточный положительный заряд. На стержне и стрелке, наоборот, скопился избыток электронов, поэтому они приобрели отрицательный заряд. Так как и неподвижная часть стержня, и подвижная стрелка оказались заряжены отрицательно, между ними возникла сила электростатического отталкивания, которая и заставила стрелку отклониться.

Ответ: Да, произошло перераспределение заряда. На сфере образовался положительный заряд, а на стержне и стрелке — отрицательный.

в) Что произойдёт, когда палочку удалят от электрометра?

Когда палочку удалят, её электрическое поле перестанет действовать на электрометр. Разделённые заряды (положительные на сфере и отрицательные на стержне и стрелке) больше не будут удерживаться внешним полем. Под действием сил взаимного притяжения избыточные электроны со стержня и стрелки вернутся на сферу и равномерно распределятся по всему объёму проводника. Электрометр вновь станет электрически нейтральным во всех своих частях. Сила отталкивания между стержнем и стрелкой исчезнет, и стрелка под действием силы тяжести вернётся в исходное вертикальное положение.

Ответ: Стрелка электрометра вернётся в исходное вертикальное положение.