Номер 711, страница 92 - гдз по физике 10-11 класс задачник Рымкевич

711. В каком случае листочек незаряженной металлической фольги с большего расстояния притянется к заряженной палочке: если он лежит на заземлённом стальном листе или когда он находится на сухом стекле?

Притяжение незаряженного листочка фольги к заряженной палочке в обоих случаях объясняется явлением электростатической индукции. Однако величина силы притяжения будет разной в зависимости от условий. Рассмотрим оба случая.

Случай 1: Листочек фольги на сухом стекле.
Сухое стекло является диэлектриком (изолятором), поэтому оно не позволяет зарядам перетекать с фольги или на фольгу. Когда к незаряженному листочку фольги, лежащему на стекле, подносят заряженную палочку (например, положительно заряженную), в фольге происходит перераспределение свободных электронов. Электроны, будучи отрицательно заряженными, притягиваются к палочке и скапливаются на ближней к ней стороне фольги. Дальняя сторона фольги, обеднённая электронами, приобретает избыточный положительный заряд. Таким образом, фольга поляризуется, но её суммарный заряд остаётся равным нулю. Сила притяжения между палочкой и ближней (отрицательно заряженной) стороной фольги оказывается больше силы отталкивания между палочкой и дальней (положительно заряженной) стороной, так как расстояние до ближней стороны меньше. Возникает результирующая сила притяжения.

Случай 2: Листочек фольги на заземлённом стальном листе.
Стальной лист является проводником. Поскольку он заземлён, он соединён с Землёй, которая представляет собой огромный резервуар зарядов. Листочек фольги, лежащий на стальном листе, также оказывается заземлённым. Когда к фольге подносят положительно заряженную палочку, она притягивает к себе электроны. В этом случае электроны могут притекать не только из самой фольги, но и в неограниченном количестве из Земли через заземление. В результате на фольге накапливается значительный избыточный отрицательный заряд. Положительные же заряды (ионы кристаллической решётки), которые отталкиваются палочкой, фактически нейтрализуются пришедшими из Земли электронами (или, что эквивалентно, можно сказать, что одноимённый с палочкой заряд "уходит" в землю).

Сравнение и вывод.
В случае с заземлением на фольге индуцируется нескомпенсированный заряд, противоположный по знаку заряду палочки, и его величина значительно больше, чем величина разделённых зарядов на изолированной фольге. Сила кулоновского взаимодействия пропорциональна произведению величин зарядов: $F \sim |q_1 q_2|$. Так как индуцированный заряд на заземлённой фольге больше, то и сила притяжения к палочке будет существенно сильнее. Более сильное взаимодействие будет заметно на большем расстоянии.

Ответ: Листочек незаряженной металлической фольги с большего расстояния притянется к заряженной палочке, если он лежит на заземлённом стальном листе.