Номер 1, страница 45, часть 2 - гдз по физике 10 класс учебник Кронгарт, Казахбаева

Экспериментируйте

Возьмите два электрометра. Соедините их проводником на изолирующей ручке. Приблизьте к первому электрометру эбонитовую палочку, заряженную отрицательно. Стрелки обоих электрометров отклоняются. В таком положении уберите проводник, соединяющий электрометры. Убедитесь, что электрометры остались заряженными. Определите знаки их зарядов. Еще раз соедините их с проводником. Какой результат вы получили? Дайте объяснение вашему эксперименту.

Данный эксперимент является демонстрацией метода электризации через влияние, или электростатической индукции.

Объяснение этапов эксперимента

1. Когда к первому из двух соединенных проводником электрометров подносят отрицательно заряженную палочку, свободные электроны, содержащиеся в единой проводящей системе (два электрометра и проводник), отталкиваются от палочки. Они перемещаются по проводнику на второй, более удаленный, электрометр.

2. В результате такого перераспределения заряда, первый электрометр, на котором возник недостаток электронов, заряжается положительно. Второй электрометр, на котором скопился избыток электронов, заряжается отрицательно. Наличие заряда на каждом из электрометров приводит к тому, что их стрелки отклоняются, так как одноименно заряженные части (стержень и стрелка) отталкиваются друг от друга.

Определение знаков зарядов после разъединения

Когда соединяющий проводник убирают, не убирая при этом заряженную палочку, разделение зарядов фиксируется. Электрометры становятся изолированными друг от друга, при этом первый сохраняет положительный заряд ($q_1 = +q$), а второй — отрицательный ($q_2 = -q$). Согласно закону сохранения электрического заряда, суммарный заряд изолированной системы остается постоянным. Так как изначально система была нейтральна ($q_{общ} = 0$), то после разделения заряды на электрометрах равны по модулю и противоположны по знаку.

Результат повторного соединения и его объяснение

При повторном соединении электрометров проводником они снова образуют единую проводящую систему. Избыточные электроны со второго (отрицательно заряженного) электрометра перетекут на первый (положительно заряженный) для компенсации недостатка электронов. Поскольку заряды $q_1$ и $q_2$ были равны по модулю и противоположны по знаку, произойдет их полная взаимная нейтрализация ($q_{общ} = q_1 + q_2 = (+q) + (-q) = 0$). Оба электрометра станут электрически нейтральными, в результате чего их стрелки вернутся в исходное вертикальное положение.

Ответ: После разъединения первый электрометр (ближний к палочке) будет заряжен положительно, а второй — отрицательно. При повторном соединении электрометров проводником их заряды взаимно нейтрализуются, и стрелки обоих приборов опустятся.