Номер 47.11, страница 171 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 47. Электризация тел. Закон сохранения электрического заряда. Глава 7. Электрические явления - номер 47.11, страница 171.

47.11 [1176] Изменится ли масса шара, заряженного отрицательным зарядом, если к шару прикоснуться пальцем? Почему?

Да, масса шара, заряженного отрицательным зарядом, изменится. Она уменьшится.

Почему?

1. Отрицательный заряд на теле создается избытком электронов. Это означает, что на шаре находится больше электронов, чем протонов.

2. Каждый электрон является элементарной частицей и обладает определенной массой, называемой массой покоя электрона ($m_e \approx 9.11 \times 10^{-31}$ кг). Следовательно, масса отрицательно заряженного шара больше массы того же шара в нейтральном состоянии.

3. Человеческое тело является хорошим проводником электричества. Когда человек прикасается пальцем к заряженному шару, он создает путь для движения зарядов. Этот процесс называется заземлением, так как избыточные электроны переходят с шара (где их концентрация высока) через тело человека в землю (которая имеет огромную электрическую емкость и может принять или отдать большое количество электронов, не изменяя своего потенциала).

4. В результате прикосновения избыточные электроны покидают шар, и он становится электрически нейтральным (разряжается).

5. Поскольку шар теряет электроны, каждый из которых имеет массу, его общая масса уменьшается. Изменение массы равно суммарной массе всех ушедших с шара электронов. Если с шара ушло $N$ электронов, то его масса уменьшится на величину $\Delta m = N \cdot m_e$.

Хотя это изменение массы чрезвычайно мало и его невозможно измерить на обычных весах, с точки зрения физики оно существует.

Ответ: Да, масса шара уменьшится. Это произойдет потому, что отрицательно заряженный шар имеет избыток электронов. При прикосновении эти избыточные электроны перейдут с шара на палец и далее в землю. Так как каждый электрон обладает массой, потеря электронов приведет к уменьшению общей массы шара.