Номер 17, страница 14, часть 2 - гдз по физике 8 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 2. Глава III. Электрические явления. Параграф 13. Электризация тел. Носители электрического заряда - номер 17, страница 14.

Условие.

17. В пространство между двумя заряженными пластинами вносят руками в резиновых перчатках два незаряженных металлических бруска 1 и 2 и приводят их в соприкосновение друг с другом (рис. 13.12). Затем бруски разделяют, после чего выносят их из пространства между пластинами.

Рис. 13.12

a) С какой целью в описании ситуации упомянуты резиновые перчатки?

б) Приобретут ли бруски электрические заряды? Если да, то какие?

в) Сохранятся ли заряды на брусках после их разделения?

г) Сохранятся ли заряды на брусках, когда их вынесут из пространства между пластинами?

Решение.

а) С какой целью в описании ситуации упомянуты резиновые перчатки?

Резиновые перчатки упомянуты с целью подчеркнуть, что бруски электрически изолированы от экспериментатора. Резина является диэлектриком (изолятором) и не проводит электрический ток. Если бы экспериментатор держал бруски голыми руками, его тело, являясь проводником, стало бы частью системы. Это привело бы к перетеканию зарядов с брусков на тело и землю (если человек заземлен), что исказило бы результаты эксперимента. Перчатки обеспечивают изоляцию брусков, позволяя наблюдать явление электростатической индукции в чистом виде.

Ответ: Резиновые перчатки используются для электрической изоляции металлических брусков от рук экспериментатора.

б) Приобретут ли бруски электрические заряды? Если да, то какие?

Да, бруски приобретут электрические заряды. Когда соединенные вместе металлические бруски вносят в электрическое поле между пластинами, происходит явление электростатической индукции. В металлах есть свободные электроны, которые под действием сил электрического поля перемещаются. Электрическое поле направлено от положительно заряженной пластины (слева) к отрицательно заряженной (справа). Свободные электроны (имеющие отрицательный заряд) будут перемещаться против направления поля, то есть к положительной пластине. В результате на бруске 1, который находится ближе к положительной пластине, скопится избыток электронов, и он приобретет отрицательный заряд. На бруске 2, который находится ближе к отрицательной пластине, образуется недостаток электронов, и он приобретет положительный заряд. По модулю эти заряды будут равны.

Ответ: Да, приобретут. Брусок 1 зарядится отрицательно, а брусок 2 — положительно.

в) Сохранятся ли заряды на брусках после их разделения?

Да, сохранятся. Бруски разделяют, пока они еще находятся в электрическом поле. В этот момент брусок 1 уже имеет избыточный отрицательный заряд, а брусок 2 — избыточный положительный. После разделения они становятся двумя независимыми телами. Поскольку они удерживаются изолирующими перчатками и окружены воздухом (который также является изолятором), у индуцированных на них зарядов нет пути для утечки. Таким образом, отрицательный заряд останется на бруске 1, а положительный — на бруске 2.

Ответ: Да, заряды на брусках сохранятся.

г) Сохранятся ли заряды на брусках, когда их вынесут из пространства между пластинами?

Да, сохранятся. После того как заряженные и разделенные бруски выносят из внешнего электрического поля, они остаются электрически изолированными. Согласно закону сохранения электрического заряда, суммарный заряд в изолированной системе остается постоянным. Каждый из брусков представляет собой изолированную систему, поэтому заряд на каждом из них сохранится. Единственное, что изменится, — это распределение заряда по поверхности каждого бруска. Вне поля заряд распределится более равномерно по поверхности, в то время как внутри поля он был смещен к краям.

Ответ: Да, заряды на брусках сохранятся и после их вынесения из пространства между пластинами.