Номер 2, 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 2, страница 369.

Условие.

2. Какой положительный и какой отрицательный заряды содержатся в атоме изотопа урана $_{92}^{235}U$?

Решение.

Дано:

Атом изотопа урана $_{92}^{235}U$

Зарядовое число $Z = 92$

Элементарный заряд $e \approx 1.6 \times 10^{-19}$ Кл

Найти:

Положительный заряд $q_+$

Отрицательный заряд $q_-$

Решение:

Атом состоит из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов. В целом атом является электрически нейтральным.

Положительный заряд атома создается протонами, которые находятся в ядре. Количество протонов в ядре элемента определяется его порядковым (атомным) номером в периодической системе. Для изотопа урана $_{92}^{235}U$ этот номер равен $Z = 92$.

Заряд одного протона равен по модулю элементарному заряду $e$. Следовательно, суммарный положительный заряд ядра (и всего атома) равен произведению числа протонов на элементарный заряд:

$q_+ = Z \cdot e$

Подставим числовые значения:

$q_+ = 92 \cdot 1.6 \times 10^{-19} \text{ Кл} = 147.2 \times 10^{-19} \text{ Кл} \approx 1.47 \times 10^{-17} \text{ Кл}$

Отрицательный заряд атома создается электронами, которые движутся вокруг ядра. Так как атом электронейтрален, число электронов в нем равно числу протонов:

$N_e = Z = 92$

Заряд одного электрона равен $-e$. Таким образом, суммарный отрицательный заряд всех электронов равен:

$q_- = N_e \cdot (-e) = -Z \cdot e$

Этот заряд по величине равен положительному заряду ядра, но имеет противоположный знак:

$q_- = -92 \cdot 1.6 \times 10^{-19} \text{ Кл} = -147.2 \times 10^{-19} \text{ Кл} \approx -1.47 \times 10^{-17} \text{ Кл}$

Ответ: Положительный заряд в атоме изотопа урана $_{92}^{235}U$ равен $q_+ \approx 1.47 \times 10^{-17}$ Кл, а отрицательный заряд равен $q_- \approx -1.47 \times 10^{-17}$ Кл.