Номер 5, страница 410 - гдз по физике 10 класс учебник Касьянов

Электростатика. 15. Энергия электромагнитного взаимодействия неподвижных зарядов. Параграф 89. Распределение зарядов по поверхности проводника - номер 5, страница 410.

Условие.

5. Имеются три одинаковые сферы, одна из которых заряжена, а две другие нейтральны. Как зарядить нейтральные сферы, не приводя их в контакт с заряженной сферой?

Решение.

Решение

Для того чтобы зарядить нейтральные сферы без контакта с заряженной, используется метод электростатической индукции (или электризации через влияние). Этот процесс можно осуществить в несколько шагов:

1. Возьмем две нейтральные сферы (назовем их сфера А и сфера Б) и приведем их в соприкосновение. Теперь они образуют единую проводящую систему.

2. Поднесем к этой системе третью, заряженную сферу (сфера В), не касаясь их. Для определенности предположим, что сфера В имеет положительный заряд $q_B > 0$.

3. Электрическое поле заряженной сферы В вызовет перераспределение свободных зарядов в соприкасающихся сферах А и Б. Свободные электроны (отрицательные заряды) из обеих сфер притянутся к положительно заряженной сфере В и скопятся на поверхности той сферы, которая находится ближе к В (пусть это будет сфера А). В результате сфера А приобретет избыточный отрицательный заряд. На дальней от В сфере (сфере Б) возникнет недостаток электронов, то есть она приобретет избыточный положительный заряд.

4. Не убирая заряженную сферу В, разделим сферы А и Б. После разделения избыточные заряды окажутся "запертыми" на каждой из сфер: сфера А останется заряженной отрицательно, а сфера Б — положительно.

5. Теперь можно убрать заряженную сферу В. Заряды на сферах А и Б равномерно распределятся по их поверхностям. В итоге обе изначально нейтральные сферы окажутся заряженными. При этом их заряды будут равны по модулю и противоположны по знаку. Заряд исходной сферы В не изменится.

Если бы исходная сфера В была заряжена отрицательно, то сфера А зарядилась бы положительно, а сфера Б — отрицательно.

Ответ:

Следует привести две нейтральные сферы в соприкосновение друг с другом. Затем поднести к ним близко, не касаясь, заряженную сферу. Под действием ее поля заряды в нейтральных сферах перераспределятся. Не убирая заряженную сферу, нужно развести изначально нейтральные сферы. После этого заряженную сферу можно убрать. В результате две нейтральные сферы окажутся заряженными равными по модулю и противоположными по знаку зарядами.