Номер 528, страница 72, часть 1 - гдз по физике 10-11 класс сборник задач Парфентьева

Часть 1. 10 класс. Основы электродинамики. Электростатика. Электрический заряд. Закон Кулона - номер 528, страница 72.

Условие.

528. [449] Толстую незаряженную металлическую пластинку поместили около положительно заряженного шарика (рис. 109). На пластинке будет происходить перераспределение заряда. Чему будет равен заряд поверхности пластинки со стороны шарика? Изменится ли суммарный заряд пластинки?

Рис. 109

Решение.

Решение

Когда толстую незаряженную металлическую пластинку помещают в электрическое поле, создаваемое положительно заряженным шариком, в ней происходит явление электростатической индукции. Металлическая пластинка является проводником, а значит, в ней есть свободные носители заряда — электроны, которые могут перемещаться по всему объёму металла.

Чему будет равен заряд поверхности пластинки со стороны шарика?

Положительно заряженный шарик, имеющий заряд $q > 0$, создаёт вокруг себя электрическое поле. Это поле действует на свободные электроны в металлической пластинке с силой, направленной против вектора напряжённости поля, то есть в сторону шарика. В результате этого свободные электроны перемещаются и скапливаются на поверхности пластинки, обращенной к шарику. Эта поверхность приобретает избыточный отрицательный заряд.
Соответственно, на противоположной, дальней от шарика, поверхности пластинки возникает недостаток электронов, что приводит к появлению там избыточного положительного заряда. Происходит поляризация проводника.
Ответ: Заряд поверхности пластинки со стороны шарика будет отрицательным.

Изменится ли суммарный заряд пластинки?

Изначально пластинка была незаряженной, то есть её суммарный электрический заряд был равен нулю. Явление электростатической индукции заключается лишь в перераспределении уже имеющихся в проводнике зарядов под действием внешнего поля. Никакие заряды не привносятся на пластинку извне и не уходят с неё.
Согласно закону сохранения электрического заряда, полный заряд электрически изолированной системы остается постоянным. Поскольку пластинка является изолированной системой, её суммарный заряд не меняется. Индуцированный на ближней стороне отрицательный заряд $q_{инд-}$ в точности равен по модулю и противоположен по знаку индуцированному на дальней стороне положительному заряду $q_{инд+}$. Таким образом, их алгебраическая сумма равна нулю, и общий заряд пластинки $Q_{пластинки} = q_{инд-} + q_{инд+} = 0$.
Ответ: Суммарный заряд пластинки не изменится и останется равным нулю.