Номер 1, страница 369 - гдз по физике 10 класс учебник Касьянов

Электростатика. 14. Силы электромагнитного взаимодействия неподвижных зарядов. Параграф 78. Электризация тел. Закон сохранения заряда. Задачи - номер 1, страница 369.

Условие.

1. Можно ли при электризации янтарной палочки о шерсть сообщить ей заряд $-1.6 \cdot 10^{-21}$ Кл?

Решение.

1. Нет, сообщить янтарной палочке заряд $q = -1,6 \cdot 10^{-21}$ Кл невозможно. Этот вывод следует из фундаментального свойства электрического заряда — его дискретности (квантования).

Решение:

Принцип дискретности гласит, что заряд любого тела всегда кратен элементарному электрическому заряду $e$, который по модулю равен заряду электрона ($|e| \approx 1,6 \cdot 10^{-19}$ Кл). Любой существующий в природе заряд $q$ можно представить формулой:

$q = n \cdot e$

где $n$ — обязательно целое число (положительное или отрицательное), а $e$ — элементарный заряд.

При электризации янтаря о шерсть происходит переход целого числа электронов от шерсти к янтарю, в результате чего палочка приобретает отрицательный заряд. Заряд одного электрона составляет $e \approx -1,6 \cdot 10^{-19}$ Кл.

Чтобы проверить, можно ли сообщить палочке заданный заряд, нужно определить, соответствует ли он целому числу электронов. Найдем число $n$:

$n = \frac{q}{e}$

Подставим числовые значения:

$n = \frac{-1,6 \cdot 10^{-21} \text{ Кл}}{-1,6 \cdot 10^{-19} \text{ Кл}} = \frac{10^{-21}}{10^{-19}} = 10^{-21 - (-19)} = 10^{-2} = 0,01$

Полученное значение $n = 0,01$ не является целым числом. Физически это означало бы, что для создания такого заряда палочке необходимо было бы получить $0,01$ (одну сотую) часть электрона. Однако электрон является элементарной частицей и неделим, поэтому передача его части невозможна.

Следовательно, заряд, не кратный элементарному заряду, не может существовать.

Ответ: нет, нельзя. Заряд любого тела должен быть кратен элементарному заряду $e \approx -1,6 \cdot 10^{-19}$ Кл. Предложенный заряд составляет $0,01$ от элементарного, что физически невозможно, так как электрон неделим.