Номер 710, страница 92 - гдз по физике 10-11 класс задачник Рымкевич

710. К заряженному электрометру подносят с достаточно большого расстояния отрицательно заряженный предмет. По мере приближения предмета показания электрометра сначала уменьшаются, а с некоторого момента вновь увеличиваются. Заряд какого знака был на электрометре?

Решение

Показания электрометра (угол отклонения его стрелки или лепестков) пропорциональны модулю заряда, находящегося на его стержне и стрелке (лепестках). Изменение показаний означает изменение величины этого заряда. Когда к заряженному электрометру подносят другой заряженный предмет, происходит явление электростатической индукции: перераспределение зарядов в проводящей системе электрометра под действием внешнего электрического поля.

Рассмотрим два возможных случая знака первоначального заряда электрометра.

1. Предположим, что электрометр был заряжен отрицательно. В этом случае на его стержне и стрелке находится избыток электронов, и они отталкиваются друг от друга. Когда мы подносим к электрометру другой отрицательно заряженный предмет, его электрическое поле будет отталкивать свободные электроны в стержне электрометра еще дальше от предмета, то есть вниз, на стрелку. В результате отрицательный заряд на стрелке увеличится, сила отталкивания между стержнем и стрелкой возрастет, и показания электрометра будут только увеличиваться по мере приближения предмета. Это противоречит условию задачи, в котором говорится, что показания сначала уменьшаются.

2. Предположим, что электрометр был заряжен положительно. Это означает, что на его стержне и стрелке имеется недостаток электронов. Стрелка и стержень заряжены одноименно (положительно) и отталкиваются. Когда к шару электрометра подносят отрицательно заряженный предмет, его отрицательный заряд отталкивает от себя свободные электроны внутри проводящей системы электрометра.

В результате этого свободные электроны перемещаются из шара электрометра вниз, к стержню и стрелке. Пришедшие на стрелку электроны начинают компенсировать (нейтрализовать) ее первоначальный положительный заряд. Суммарный положительный заряд на стрелке уменьшается, сила отталкивания между ней и стержнем ослабевает, и показания электрометра уменьшаются.

При дальнейшем приближении отрицательно заряженного предмета на стрелку переместится столько электронов, что ее положительный заряд будет полностью скомпенсирован. В этот момент показания электрометра станут равны нулю.

Если продолжать приближать предмет, электроны будут и дальше перемещаться на стрелку, и она приобретет избыточный отрицательный заряд. Теперь стрелка снова будет отталкиваться от стержня (который тоже станет менее положительным или отрицательным). Чем ближе подносить предмет, тем больше будет модуль отрицательного заряда на стрелке, и тем сильнее она будет отклоняться. Таким образом, показания электрометра, пройдя через минимум, снова начнут увеличиваться.

Этот сценарий полностью соответствует описанному в условии задачи. Следовательно, первоначальный заряд электрометра был положительным.

Ответ: На электрометре был положительный заряд.