Номер 10.45, страница 56 - гдз по физике 8 класс задачник Генденштейн, Кирик

Электромагнитные явления. 10. Электризация тел. Проводники и диэлектрики - номер 10.45, страница 56.

Условие.

10.45. К двум висящим на нитях заряженным шарикам подносят снизу отрицательно заряженную эбонитовую пластинку. В результате положения шариков изменяются (на рис. 36, а—г пунктирными линиями показаны первоначальные направления нитей). На каком из рисунков допущена ошибка? Каков знак заряда каждого из шариков?

Рис. 36

Решение.

Решение

На каком из рисунков допущена ошибка?

В исходном положении, которое показано пунктирными линиями, оба шарика висят на нитях, отклоненных от вертикали. Это означает, что шарики отталкиваются друг от друга. Согласно закону взаимодействия электрических зарядов, отталкиваются тела с одноименными зарядами. Следовательно, заряды шариков $q_1$ и $q_2$ имеют одинаковый знак (оба положительные или оба отрицательные).

К шарикам снизу подносят отрицательно заряженную эбонитовую пластинку. Так как заряды шариков имеют одинаковый знак, они должны одинаково взаимодействовать с полем пластинки: либо оба притягиваться к ней (если их заряды положительны), либо оба отталкиваться от неё (если их заряды отрицательны).

Рассмотрим рисунок б. На нём показано, что шарик 1 отдалился от пластины (угол отклонения нити увеличился), а шарик 2 приблизился к ней (угол отклонения нити уменьшился). Это означало бы, что шарик 1 отталкивается от отрицательной пластины (то есть он заряжен отрицательно), а шарик 2 притягивается к ней (то есть он заряжен положительно). Это противоречит начальному условию, согласно которому заряды шариков должны быть одного знака. Следовательно, на рисунке б допущена физическая ошибка.

Ответ: Ошибка допущена на рисунке б.

Каков знак заряда каждого из шариков?

Поскольку шарики в начальном состоянии отталкиваются, их заряды одинакового знака. Проанализируем физически возможные ситуации, показанные на остальных рисунках.

1. Если шарики заряжены положительно ($q_1 > 0, q_2 > 0$), они будут притягиваться к отрицательно заряженной пластинке. Сила притяжения, направленная вниз, уменьшит результирующую силу, отклоняющую шарики, и они сойдутся ближе друг к другу. Углы отклонения нитей от вертикали уменьшатся. Такое поведение изображено на рисунках а и в.

2. Если шарики заряжены отрицательно ($q_1 < 0, q_2 < 0$), они будут отталкиваться от отрицательно заряженной пластинки. Сила отталкивания от пластины будет направлена вверх и в стороны, что увеличит общее отталкивание между шариками. В результате они разойдутся на большее расстояние друг от друга, и углы отклонения нитей от вертикали увеличатся. Такое поведение изображено на рисунке г.

Таким образом, на основании условия задачи возможны два варианта знака зарядов шариков.

Ответ: Заряды обоих шариков одинаковы. Они могут быть как положительными (что соответствует рисункам а и в), так и отрицательными (что соответствует рисунку г).