Номер 9, страница 114, 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 9, страница 114.

Условие.

9. К незаряженному шарику, висящему на нити, поднесли такой же, но заряженный шарик на изолирующей подставке. Будет ли незаряженный шарик взаимодействовать с заряженным, и если да, то как: притягиваться или отталкиваться? Зависит ли результат от того, изготовлены шарики из проводника или из диэлектрика?

Решение 2.

Да, незаряженный шарик будет взаимодействовать с заряженным. Произойдет их взаимное притяжение. Этот результат не зависит от материала, из которого изготовлены шарики (проводник или диэлектрик), хотя физический механизм явления в этих случаях будет разным.

Если шарики изготовлены из проводника

В проводниках есть свободные электроны, которые могут перемещаться по всему объему. Когда к нейтральному проводящему шарику подносят заряженное тело (например, с положительным зарядом $\text{q}$), свободные электроны в шарике притягиваются к нему и перемещаются на ближнюю к нему сторону. В результате эта сторона шарика приобретает избыточный отрицательный заряд. На противоположной, дальней стороне шарика возникает недостаток электронов, и она заряжается положительно. Этот процесс называется электростатической индукцией. Так как сила кулоновского взаимодействия обратно пропорциональна квадрату расстояния ($F \sim 1/r^2$), сила притяжения между заряженным телом и более близкой, отрицательно заряженной стороной шарика, будет больше, чем сила отталкивания от более далекой, положительно заряженной стороны. В итоге возникает результирующая сила, направленная в сторону заряженного тела, то есть сила притяжения.

Если шарики изготовлены из диэлектрика

В диэлектриках (изоляторах) нет свободных носителей заряда. Однако под действием внешнего электрического поля происходит поляризация диэлектрика. Молекулы или атомы вещества становятся электрическими диполями (у них смещаются центры положительных и отрицательных зарядов) и ориентируются вдоль поля. В результате на поверхности диэлектрика, обращенной к заряженному телу, возникает связанный заряд противоположного знака, а на противоположной поверхности — связанный заряд того же знака. Как и в случае с проводником, сила притяжения к ближайшей стороне с зарядом противоположного знака будет больше силы отталкивания от дальней стороны с зарядом того же знака. Поэтому незаряженный диэлектрический шарик также будет притягиваться к заряженному телу.

Ответ: Да, незаряженный шарик будет взаимодействовать с заряженным — он будет к нему притягиваться. Результат не зависит от материала шариков: притяжение будет наблюдаться как в случае проводника (за счет электростатической индукции), так и в случае диэлектрика (за счет поляризации).