Номер 40, страница 20, часть 2 - гдз по физике 8 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 2. Глава III. Электрические явления. Параграф 13. Электризация тел. Носители электрического заряда - номер 40, страница 20.

Условие.

40. В пространстве между двумя заряженными пластинами помещают два незаряженных одинаковых пластмассовых бруска 1 и 2, соприкасающихся друг с другом (рис. 13.23). Бруски разделяют, после чего выносят их из пространства между пластинами. Будут ли бруски заряженными после их разделения? Если да, то сохранятся ли заряды на брусках, когда их вынесут из пространства между пластинами?

Рис. 13.23

Решение.

Для решения этой задачи необходимо учесть, что бруски сделаны из пластмассы, которая является диэлектриком (изолятором). В диэлектриках отсутствуют свободные носители заряда, которые могут перемещаться по всему объему тела, как в проводниках.

Когда два соприкасающихся пластмассовых бруска помещают в однородное электрическое поле между заряженными пластинами, происходит явление поляризации диэлектрика. Под действием поля связанные заряды в молекулах или атомах пластмассы смещаются: положительные — по направлению поля (к отрицательной пластине), отрицательные — против поля (к положительной пластине).

В результате этого на поверхности бруска 1, обращенной к положительной пластине, образуется тонкий слой индуцированного (связанного) отрицательного заряда. На поверхности бруска 2, обращенной к отрицательной пластине, образуется такой же по величине слой индуцированного положительного заряда. Однако вся система из двух брусков, как и каждый брусок в отдельности, остается в целом электрически нейтральной, так как не было ни притока, ни оттока зарядов извне.

Будут ли бруски заряженными после их разделения?

Когда бруски разделяют, пока они еще находятся в электрическом поле, между ними не происходит передачи электрического заряда. Это связано с тем, что в диэлектрике заряды являются связанными и не могут свободно перетекать с одного тела на другое. Поэтому после разделения каждый брусок останется электрически нейтральным, то есть его суммарный заряд будет равен нулю.

Ответ: Нет, после разделения бруски не будут заряжены, их суммарный электрический заряд останется равным нулю.

Если да, то сохранятся ли заряды на брусках, когда их вынесут из пространства между пластинами?

Поскольку ответ на первый вопрос — «нет» (бруски не приобретают суммарный заряд), то и сохраняться нечему. Если же говорить о состоянии поляризации (разделении связанных зарядов внутри брусков), то оно существует только под действием внешнего электрического поля. Как только бруски вынесут из пространства между пластинами, внешнее поле перестанет на них действовать, и поляризация исчезнет. Смещенные связанные заряды вернутся в свое исходное, равновесное положение.

Примечание: Ситуация была бы кардинально иной, если бы бруски были металлическими (проводящими). В этом случае свободные электроны переместились бы с бруска 2 на брусок 1. После разделения в поле брусок 1 получил бы избыточный отрицательный заряд, а брусок 2 — положительный. Эти заряды сохранились бы и после вынесения брусков из поля.

Ответ: Так как бруски не приобретают избыточного заряда, то сохраняться нечему. Состояние поляризации, которое они имели в поле, исчезнет после их удаления из поля.