Номер 1, страница 322 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Буховцев

Обсудить в классе. Параграф 98. Проводники и диэлектрики в электростатическом поле. Глава 14. Электростатика - номер 1, страница 322.

Условие.

Решение.

Решение 3.

Для того чтобы наэлектризовать два металлических шарика с помощью явления электростатической индукции, необходимо выполнить следующую последовательность действий:

1. Возьмите два электрически нейтральных (незаряженных) металлических шарика на изолирующих подставках. Приведите шарики в соприкосновение друг с другом. В таком состоянии они представляют собой единый проводник, так как свободные электроны могут перемещаться с одного шарика на другой.

2. Поднесите к одному из шариков (например, к шарику 1), не касаясь его, наэлектризованное тело. Для определенности, пусть это будет положительно заряженная палочка. Внешнее электрическое поле этой палочки будет действовать на свободные электроны в шариках.

3. Поскольку палочка заряжена положительно, она притянет к себе свободные электроны. Электроны, находящиеся в обоих шариках, переместятся к стороне, ближайшей к палочке. В результате шарик 1, к которому поднесли палочку, приобретет избыточный отрицательный заряд ($q_1 < 0$). На дальнем шарике 2, наоборот, возникнет недостаток электронов, и он приобретет избыточный положительный заряд ($q_2 > 0$). По закону сохранения заряда, суммарный заряд шариков останется равным нулю, а их индуцированные заряды будут равны по модулю и противоположны по знаку: $|q_1| = |q_2|$. Этот процесс перераспределения зарядов в проводнике под действием внешнего электрического поля и называется электростатической индукцией.

4. Не убирая заряженную палочку (чтобы сохранить разделение зарядов), раздвиньте шарики. После этого избыточные электроны не смогут вернуться с шарика 1 на шарик 2.

5. Теперь можно убрать заряженную палочку. После ее удаления индуцированные заряды на каждом шарике перераспределятся равномерно по их поверхностям под действием сил электростатического отталкивания. В результате шарик 1 останется заряженным отрицательно, а шарик 2 — положительно.

Таким образом, мы получили два наэлектризованных шарика с равными по модулю и противоположными по знаку зарядами. Если бы мы изначально подносили отрицательно заряженное тело (например, эбонитовую палочку), то ближний шарик зарядился бы положительно, а дальний — отрицательно.

Ответ: Чтобы наэлектризовать два металлических шарика с помощью электростатической индукции, нужно сблизить их до соприкосновения, поднести к ним заряженное тело (не касаясь), а затем, не убирая заряженное тело, развести шарики в стороны. В результате шарики приобретут равные по модулю и противоположные по знаку заряды.