Номер 51.2, страница 183 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 51. Сила тока. Напряжение. Сопротивление. Глава 7. Электрические явления - номер 51.2, страница 183.

51.2 [1259] Одинаковые электроскопы заряжены (рис. VII-37). Если их шариков поочерёдно коснуться рукой, то они разрядятся. Одинакова ли будет сила тока в стержнях электроскопов при их разряжении?

а) б)

Рис. VII-37

Решение

Сила тока — это физическая величина, равная отношению заряда $\Delta q$, прошедшего через поперечное сечение проводника, ко времени его прохождения $\Delta t$. Средняя сила тока определяется формулой $I_{ср} = \frac{|\Delta q|}{\Delta t}$.

В условии задачи сказано, что электроскопы одинаковые. Это означает, что их геометрические размеры и, следовательно, их электрическая ёмкость $C$ одинаковы.

На рисунке VII-37 показано, что лепестки обоих электроскопов отклонены на одинаковый угол. Угол отклонения лепестков электроскопа зависит от величины заряда на нём. Следовательно, модули зарядов на обоих электроскопах равны: $|q_a| = |q_b| = q$. Один электроскоп заряжен отрицательно (заряд $-q$), а другой — положительно (заряд $+q$).

Когда человек касается шарика электроскопа рукой, он соединяет его с Землёй (заземляет). Тело человека и Земля являются проводниками с очень большой ёмкостью, поэтому электроскоп полностью разряжается, и его заряд становится равным нулю.

1. Разрядка отрицательно заряженного электроскопа (а). На нём находится избыток электронов. При заземлении эти электроны переходят с электроскопа через руку в землю. Через стержень электроскопа проходит заряд, равный по модулю $|-q| = q$.

2. Разрядка положительно заряженного электроскопа (б). На нём недостаток электронов. При заземлении электроны из земли переходят через руку на электроскоп, чтобы нейтрализовать его положительный заряд. Через стержень электроскопа проходит такой же по модулю заряд электронов $|-q| = q$.

Таким образом, в обоих случаях через стержень электроскопа проходит заряд, одинаковый по величине.

Процесс разрядки можно рассматривать как разрядку конденсатора (которым является электроскоп) через сопротивление (которым является тело человека). Начальный потенциал электроскопов по модулю одинаков, так как $|\phi| = \frac{|q|}{C}$. Сопротивление цепи разряда в обоих случаях также одинаково (предполагается, что касание происходит одинаково). Следовательно, и время разрядки $\Delta t$ будет одинаковым.

Поскольку и переносимый заряд $|\Delta q|$, и время разрядки $\Delta t$ для обоих электроскопов одинаковы, то и средняя сила тока $I_{ср}$ будет одинаковой. Стоит отметить, что направления тока будут противоположными (по общепринятому определению, ток течёт от «+» к «-»), но вопрос касается величины силы тока, которая является скалярной.

Ответ: Да, сила тока в стержнях электроскопов при их разряжении будет одинакова.