Номер 17, страница 115, часть 2 - гдз по физике 10 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 2. Электростатика и постоянный электрический ток. Глава VII. Электростатика. Параграф 37. Проводники и диэлектрики в электрическом поле - номер 17, страница 115.

Условие.

17. Одну и ту же заряженную палочку подносят первый раз к незаряженной стеклянной пластине, а второй раз — к незаряженной металлической. Что будет общего в результатах этих опытов и чем они будут различаться?

Решение 2.

Что будет общего в результатах этих опытов

В обоих случаях будет наблюдаться явление электростатической индукции (или поляризации для диэлектрика). Под действием электрического поля заряженной палочки в изначально незаряженных пластинах произойдет перераспределение электрических зарядов. На стороне пластины, которая находится ближе к палочке, сконцентрируется заряд, противоположный по знаку заряду палочки. На дальней стороне пластины, наоборот, сконцентрируется заряд, одноименный с зарядом палочки. Так как сила взаимодействия между зарядами зависит от расстояния, сила притяжения между палочкой и ближайшим к ней индуцированным зарядом противоположного знака будет больше, чем сила отталкивания от более удаленного одноименного заряда. В результате и стеклянная, и металлическая пластины будут притягиваться к заряженной палочке.

Ответ: Общим в результатах опытов будет притяжение незаряженной пластины к заряженной палочке, вызванное перераспределением зарядов внутри пластины под действием электрического поля палочки.

Чем они будут различаться

Различия в результатах опытов обусловлены разным строением веществ: металл является проводником, а стекло — диэлектриком.

1. Механизм перераспределения зарядов. В металлической пластине присутствуют свободные электроны, которые могут перемещаться по всему объему проводника. Под действием поля палочки они перемещаются на одну сторону пластины, создавая на ней избыток отрицательного заряда, а на противоположной — его недостаток (положительный заряд). В стеклянной пластине свободных носителей заряда нет. Перераспределение заряда происходит за счет поляризации — смещения связанных зарядов внутри атомов и молекул. Электроны и ядра лишь незначительно смещаются в противоположные стороны, образуя диполи.

2. Сила взаимодействия. Поскольку в проводнике заряды могут перемещаться на большие расстояния, разделение зарядов в металле происходит гораздо эффективнее, чем поляризация в диэлектрике. Это означает, что величина индуцированных зарядов на поверхности металлической пластины будет значительно больше, чем на поверхности стеклянной. Как следствие, сила притяжения между заряженной палочкой и металлической пластиной будет существенно больше, чем сила притяжения между палочкой и стеклянной пластиной.

Ответ: Опыты будут различаться, во-первых, механизмом перераспределения зарядов (движение свободных электронов в металле и поляризация связанных зарядов в стекле) и, во-вторых, величиной силы притяжения, которая будет значительно больше в случае с металлической пластиной.