Номер 14, страница 25, часть 2 - гдз по физике 8 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 2. Глава III. Электрические явления. Параграф 14. Закон сохранения электрического заряда. Закон Кулона - номер 14, страница 25.

Условие.

14. Как изменятся силы взаимодействия двух небольших заряженных шариков, если их заряды оставить такими же по модулю, но:

а) знак одного из зарядов изменить на противоположный;

б) знак обоих зарядов изменить на противоположный?

Решение.

Решение

Сила электростатического взаимодействия между двумя небольшими заряженными шариками описывается законом Кулона. Модуль этой силы определяется формулой:

$F = k \frac{|q_1 q_2|}{r^2}$

где $\text{k}$ — коэффициент пропорциональности, $|q_1|$ и $|q_2|$ — модули зарядов шариков, а $\text{r}$ — расстояние между ними. Направление силы зависит от знаков зарядов: одноименные заряды отталкиваются, а разноименные — притягиваются.

По условию задачи, модули зарядов $|q_1|$, $|q_2|$ и расстояние $\text{r}$ между шариками остаются неизменными. Это означает, что модуль силы взаимодействия $\text{F}$ во всех рассматриваемых случаях останется прежним, так как он зависит только от модулей зарядов и расстояния. Измениться может только направление силы, то есть характер взаимодействия (притяжение или отталкивание).

а) знак одного из зарядов изменить на противоположный;

Если изменить знак одного из зарядов, то произведение зарядов изменит свой знак на противоположный (например, $q_1 q_2$ станет $q_1 (-q_2) = -q_1 q_2$). Это приведет к изменению характера взаимодействия на противоположный. Если изначально заряды отталкивались (были одноименными), то после смены знака одного из них они станут разноименными и начнут притягиваться. Если же они изначально притягивались (были разноименными), то станут одноименными и начнут отталкиваться. Таким образом, модуль силы останется прежним, но ее направление изменится на противоположное.

Ответ: Модуль силы взаимодействия не изменится, но ее направление изменится на противоположное (отталкивание сменится притяжением, а притяжение — отталкиванием).

б) знак обоих зарядов изменить на противоположный?

Если изменить знаки обоих зарядов, они станут $-q_1$ и $-q_2$. Произведение новых зарядов будет равно $(-q_1) \cdot (-q_2) = q_1 q_2$. Знак произведения зарядов не изменится по сравнению с первоначальной ситуацией. Следовательно, характер взаимодействия останется прежним. Одноименные заряды так и останутся одноименными (например, два положительных станут двумя отрицательными) и будут по-прежнему отталкиваться. Разноименные заряды останутся разноименными и будут по-прежнему притягиваться. Поскольку и модуль, и направление силы остались прежними, сила взаимодействия не изменится.

Ответ: Силы взаимодействия не изменятся.