Номер 713, страница 93 - гдз по физике 10-11 класс задачник Рымкевич

713. Как, имея заряженную палочку, зарядить два металлических шара, укреплённых на изолирующих подставках, одинаковыми по модулю и противоположными по знаку зарядами?

Решение

Чтобы зарядить два металлических шара одинаковыми по модулю и противоположными по знаку зарядами, необходимо применить метод электростатической индукции. Этот процесс включает в себя следующие шаги:
1. Установите два электронейтральных металлических шара на изолирующие подставки и сдвиньте их так, чтобы они соприкасались. В таком положении они образуют единый проводник, по которому могут свободно перемещаться заряды.
2. Возьмите заряженную палочку (например, положительно заряженную) и поднесите её к одному из шаров, не касаясь его поверхности.
3. Электрическое поле заряженной палочки вызовет перераспределение свободных электронов в соприкасающихся шарах. Свободные электроны, имеющие отрицательный заряд, притянутся к положительно заряженной палочке и скопятся на поверхности шара, который находится ближе к палочке. Соответственно, на дальнем от палочки шаре возникнет недостаток электронов, и он приобретёт положительный заряд.
4. Не убирая заряженную палочку, аккуратно раздвиньте шары. Так как они установлены на изолирующих подставках, разделённые заряды не смогут покинуть шары. Теперь на одном шаре находится избыточный отрицательный заряд, а на другом — равный ему по величине положительный заряд.
5. Уберите заряженную палочку. После этого индуцированные заряды на каждом шаре равномерно распределятся по их поверхностям под действием сил кулоновского отталкивания.

В результате один шар окажется заряженным отрицательно (заряд $–q$), а другой — положительно (заряд $+q$). Согласно закону сохранения электрического заряда, суммарный заряд системы из двух шаров остался равным нулю, так как изначально шары были нейтральны, а в процессе происходило лишь перераспределение уже имеющихся зарядов. Поэтому абсолютные величины зарядов на шарах будут равны: $|–q| = |+q|$.

Ответ: Нужно сдвинуть шары на изолирующих подставках так, чтобы они соприкасались. Затем поднести к одному из них заряженную палочку, не касаясь его. Это вызовет перераспределение зарядов: на ближнем к палочке шаре скопится заряд, противоположный по знаку заряду палочки, а на дальнем — одноимённый. Не убирая палочку, следует раздвинуть шары, после чего убрать палочку. В результате шары окажутся заряженными равными по модулю и противоположными по знаку зарядами.