Номер 37, страница 19, часть 2 - гдз по физике 8 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 2. Глава III. Электрические явления. Параграф 13. Электризация тел. Носители электрического заряда - номер 37, страница 19.

Условие.

37. Две подвешенные на шёлковых нитях гильзы притягиваются друг к другу. Опишите, что может происходить, когда гильзы коснутся друг друга.

Решение.

Решение

Притяжение между двумя подвешенными на шёлковых нитях гильзами может быть обусловлено двумя причинами:

1. Гильзы заряжены разноименными электрическими зарядами (одна положительно, другая отрицательно).

2. Одна из гильз заряжена (неважно, положительно или отрицательно), а вторая электрически нейтральна. В этом случае заряженная гильза вызывает поляризацию нейтральной гильзы (явление электростатической индукции). На ближней к заряженной гильзе стороне нейтральной гильзы возникает индуцированный заряд противоположного знака, а на дальней — того же знака. Сила притяжения к ближайшему индуцированному заряду оказывается больше силы отталкивания от дальнего, что и приводит к суммарной силе притяжения.

Рассмотрим, что произойдет после того, как гильзы коснутся друг друга, для каждого из этих случаев. Предположим, что гильзы являются проводящими и имеют одинаковые размеры.

Случай 1: Гильзы заряжены разноименно

Пусть заряды гильз равны $q_1$ и $q_2$, причем $q_1 > 0$ и $q_2 < 0$. При соприкосновении общий заряд $Q = q_1 + q_2$ перераспределится между ними. Так как гильзы одинаковы, заряд разделится поровну, и на каждой гильзе окажется заряд $q' = \frac{Q}{2} = \frac{q_1 + q_2}{2}$. Дальнейшее поведение зависит от соотношения величин начальных зарядов.

Если модули начальных зарядов были равны, то есть $|q_1| = |q_2|$, то суммарный заряд $Q = 0$. После соприкосновения обе гильзы станут нейтральными ($q' = 0$), и электростатическое взаимодействие между ними исчезнет.

Если модуль положительного заряда был больше модуля отрицательного, то есть $|q_1| > |q_2|$, то суммарный заряд $\text{Q}$ будет положительным. Обе гильзы приобретут одинаковый положительный заряд $q' > 0$. Поскольку одноименные заряды отталкиваются, гильзы оттолкнутся друг от друга.

Если модуль отрицательного заряда был больше модуля положительного, то есть $|q_1| < |q_2|$, то суммарный заряд $\text{Q}$ будет отрицательным. Обе гильзы приобретут одинаковый отрицательный заряд $q' < 0$ и также оттолкнутся друг от друга.

Случай 2: Одна гильза заряжена, а другая нейтральна

Пусть одна гильза имеет заряд $\text{q}$, а вторая — заряд 0. Общий заряд системы равен $\text{q}$. При соприкосновении этот заряд разделится поровну, и каждая гильза получит заряд $q' = \frac{q}{2}$. Обе гильзы окажутся заряженными одноименно (знак заряда будет таким же, как у изначально заряженной гильзы). В результате гильзы будут отталкиваться друг от друга.

Ответ:

После соприкосновения гильз возможны два варианта развития событий:

1. Гильзы оттолкнутся друг от друга. Это произойдет, если одна из гильз была изначально нейтральна, или если гильзы имели разноименные заряды, неравные по абсолютной величине.

2. Электростатическое взаимодействие между гильзами прекратится, и они станут нейтральными. Это произойдет в том случае, если гильзы имели разноименные заряды, равные по абсолютной величине.