Номер 22, 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 22, страница 95.

Условие.

22. Когда к сфере заряженного электрометра поднесли заряженную палочку не касаясь ею сферы, отклонение стрелки электрометра уменьшилось.

a) Увеличился или уменьшился по модулю заряд сферы электрометра?

б) Что можно сказать о знаках зарядов палочки и электрометра: они одинаковы или противоположны?

Решение 2.

а) Увеличился или уменьшился по модулю заряд сферы электрометра?

Поскольку заряженная палочка не касается сферы электрометра, обмена зарядами между ними не происходит. Электрометр как целое остается электрически изолированной системой, и его полный заряд сохраняется.

Происходящее явление называется электростатической индукцией: под действием электрического поля палочки заряды внутри проводящей системы электрометра перераспределяются.

Угол отклонения стрелки электрометра пропорционален величине заряда на самой стрелке и стержне. По условию, отклонение стрелки уменьшилось. Это означает, что сила отталкивания между стрелкой и стержнем стала меньше, следовательно, модуль заряда на стрелке и нижней части стержня уменьшился.

Согласно закону сохранения заряда, если заряд в одной части изолированной системы (на стрелке и стержне) уменьшился, то в другой ее части (на сфере) он должен увеличиться на ту же величину. Таким образом, модуль заряда сферы электрометра увеличился.

Ответ: Заряд сферы электрометра по модулю увеличился.

б) Что можно сказать о знаках зарядов палочки и электрометра: они одинаковы или противоположны?

Рассмотрим, при каком условии происходит перераспределение заряда, описанное в пункте а).

Случай 1: Электрометр заряжен положительно. Это значит, что на всем электрометре, включая стрелку, имеется недостаток электронов. Чтобы заряд на стрелке уменьшился, на нее должны переместиться свободные электроны из других частей электрометра (в основном из сферы). Электроны (отрицательные заряды) будут отталкиваться от сферы и двигаться вниз к стрелке, если к сфере поднести отрицательно заряженную палочку. Таким образом, знаки зарядов электрометра (+) и палочки (-) противоположны.

Случай 2: Электрометр заряжен отрицательно. Это значит, что на всем электрометре, включая стрелку, имеется избыток электронов. Чтобы модуль отрицательного заряда на стрелке уменьшился, часть электронов должна уйти со стрелки вверх к сфере. Электроны будут притягиваться к сфере, если к ней поднести положительно заряженную палочку. В этом случае знаки зарядов электрометра (-) и палочки (+) также противоположны.

В обоих возможных случаях, чтобы отклонение стрелки уменьшилось, знаки зарядов палочки и электрометра должны быть противоположными.

Ответ: Знаки зарядов палочки и электрометра противоположны.