Номер 5, 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 5, страница 369.

Условие.

5. Стекло, натёртое о шерсть, получило заряд $8 \cdot 10^{-12}$ Кл. Какой заряд остался на шерсти? Сколько электронов и в какое вещество перешло?

Решение.

Дано:

Заряд, полученный стеклом, $q_{ст} = 8 \cdot 10^{-12}$ Кл.

Элементарный заряд, $e = 1.6 \cdot 10^{-19}$ Кл (справочная величина).

Найти:

$q_{ш}$ - ?

$N$ - ?

Направление перехода электронов - ?

Решение:

Какой заряд остался на шерсти?

До процесса трения и стекло, и шерсть были электрически нейтральными, поэтому их суммарный заряд был равен нулю. Система "стекло-шерсть" является замкнутой. Согласно закону сохранения электрического заряда, алгебраическая сумма зарядов в замкнутой системе остается постоянной. Следовательно, после трения суммарный заряд системы также должен остаться равным нулю:

$q_{ст} + q_{ш} = 0$

Из этого соотношения можно найти заряд, который остался на шерсти:

$q_{ш} = -q_{ст} = -8 \cdot 10^{-12}$ Кл.

Ответ: На шерсти остался заряд, равный $-8 \cdot 10^{-12}$ Кл.

Сколько электронов и в какое вещество перешло?

При электризации трением происходит переход электронов от одного тела к другому. Положительный заряд тела означает недостаток электронов, а отрицательный — их избыток. Поскольку стекло приобрело положительный заряд, оно потеряло часть своих электронов. Шерсть приобрела равный по модулю отрицательный заряд, следовательно, она приняла эти электроны. Таким образом, электроны перешли со стекла на шерсть.

Заряд любого наэлектризованного тела кратен элементарному заряду $e$. Модуль переданного заряда $|q|$ связан с числом перешедших электронов $N$ формулой:

$|q| = N \cdot e$

В данном случае модуль переданного заряда равен $|q| = |q_{ст}| = 8 \cdot 10^{-12}$ Кл.

Выразим и найдем число перешедших электронов $N$:

$N = \frac{|q|}{e} = \frac{8 \cdot 10^{-12} \text{ Кл}}{1.6 \cdot 10^{-19} \text{ Кл}} = 5 \cdot 10^7$

Ответ: $5 \cdot 10^7$ электронов перешло со стекла на шерсть.