Номер 5, страница 40, часть 2 - гдз по физике 10 класс учебник Кронгарт, Казахбаева

5. Какое явление называется электростатической индукцией? Кем оно было открыто и как?

Какое явление называется электростатической индукцией?

Электростатическая индукция (или электрическое влияние) — это явление перераспределения электрических зарядов в проводнике, помещённом во внешнее электростатическое поле. В результате этого на одной стороне проводника возникает избыточный заряд одного знака, а на противоположной стороне — избыточный заряд другого знака. Эти заряды называются индуцированными.

Суть явления заключается в следующем: в проводниках имеются свободные носители заряда (электроны в металлах, ионы в электролитах). Когда такой проводник вносится во внешнее электростатическое поле $\vec{E}_{внеш}$, на эти свободные заряды начинает действовать электрическая сила. Положительные заряды смещаются в направлении вектора напряжённости поля, а отрицательные — в противоположном направлении.

Это разделение зарядов продолжается до тех пор, пока внутри проводника не установится равновесие. В состоянии равновесия индуцированные заряды создают собственное внутреннее электрическое поле $\vec{E}_{инд}$, которое направлено противоположно внешнему полю и полностью его компенсирует. В результате напряжённость результирующего электростатического поля внутри проводника становится равной нулю: $\vec{E}_{внутр} = \vec{E}_{внеш} + \vec{E}_{инд} = 0$. При этом сам проводник в целом остается электрически нейтральным, так как индуцированные заряды равны по модулю и противоположны по знаку.

Ответ: Электростатическая индукция — это явление разделения зарядов в проводнике под действием внешнего электростатического поля, приводящее к появлению на его поверхности индуцированных зарядов и к тому, что напряжённость поля внутри проводника становится равной нулю.

Кем оно было открыто и как?

Явление электростатической индукции было открыто и подробно изучено в середине XVIII века. Ключевые исследования провели английский учёный Джон Кэнтон (John Canton) в 1753 году и шведский физик Юхан Карл Вильке (Johan Carl Wilcke).

Открытие было сделано с помощью экспериментов, демонстрирующих влияние заряженных тел на незаряженные проводники на расстоянии. Классический эксперимент выглядит следующим образом. Сначала брали незаряженное проводящее тело, например, металлический шар, установленный на изолирующей подставке. Затем к этому шару подносили, не касаясь, заряженное тело, например, натёртую эбонитовую палочку (отрицательно заряженную). При этом наблюдалось, что на ближней к палочке стороне шара накапливается положительный заряд (свободные электроны отталкиваются), а на дальней стороне — отрицательный. Это проявлялось в том, что шар начинал притягивать лёгкие предметы. Если же после этого убрать заряженную палочку, то разделение зарядов на шаре исчезало, и он снова становился полностью нейтральным во всех своих частях, так как индуцированные заряды перераспределялись и взаимно компенсировали друг друга.

Эти опыты наглядно показали, что под действием внешнего электрического поля в нейтральном проводнике происходит перераспределение свободных зарядов без изменения их общего количества. Этот процесс и был назван электростатической индукцией.

Ответ: Явление было открыто в 1753 году английским учёным Джоном Кэнтоном и шведским физиком Юханом Вильке в ходе экспериментов, в которых они подносили заряженное тело к изолированному незаряженному проводнику и наблюдали разделение зарядов на его поверхности.