Номер 12.18, страница 61 - гдз по физике 8 класс задачник Генденштейн, Кирик

Электромагнитные явления. 12. Электрическое поле - номер 12.18, страница 61.

Условие.

12.18. Два одинаковых металлических шарика висят на шелковых нитях, не касаясь друг друга. Один из шариков заряжен. Как уменьшить заряд этого шарика в 2 раза? в 4 раза? Годится ли предложенный вами способ, если шарики эбонитовые?

Решение.

Как уменьшить заряд этого шарика в 2 раза?

Поскольку шарики металлические, они являются проводниками. Это означает, что электрический заряд может свободно перемещаться по их поверхности. Так как шарики одинаковы, при их соприкосновении общий заряд разделится между ними поровну.
Пусть начальный заряд одного шарика равен $\text{q}$, а второй шарик не заряжен (его заряд равен 0). Их суммарный заряд $Q_{общ} = q + 0 = q$.
Чтобы уменьшить заряд первого шарика в 2 раза, нужно привести его в соприкосновение со вторым, незаряженным шариком. В момент касания общий заряд $\text{q}$ равномерно распределится между двумя одинаковыми шариками. После того как шарики разведут, заряд каждого из них станет равным $q' = \frac{Q_{общ}}{2} = \frac{q}{2}$.
Таким образом, заряд исходного шарика уменьшится вдвое.
Ответ: Необходимо коснуться заряженным шариком незаряженного, а затем их разъединить.

в 4 раза?

Чтобы уменьшить заряд в 4 раза, нужно повторить процедуру деления заряда пополам дважды.
1. Сначала выполняем действие из предыдущего пункта: касаемся заряженным шариком (заряд $\text{q}$) незаряженного. После разделения заряд первого шарика станет $q_1 = \frac{q}{2}$. Второй шарик теперь тоже имеет заряд $\frac{q}{2}$.
2. Чтобы снова поделить заряд первого шарика, нам опять нужен незаряженный шарик. Для этого необходимо разрядить второй шарик, например, заземлив его (коснувшись его рукой, соединенной с землей). После заземления заряд второго шарика станет равным нулю.
3. Теперь снова приводим первый шарик, заряд которого уже равен $q_1 = \frac{q}{2}$, в соприкосновение с разряженным вторым шариком. Их общий заряд будет $Q_{общ2} = \frac{q}{2} + 0 = \frac{q}{2}$.
4. При разделении шариков этот заряд снова поделится поровну, и на первом шарике останется заряд $q_2 = \frac{Q_{общ2}}{2} = \frac{q/2}{2} = \frac{q}{4}$.
Ответ: Нужно сначала уменьшить заряд в 2 раза, как описано выше. Затем разрядить второй шарик (например, путем заземления) и снова коснуться им первого шарика.

Годится ли предложенный вами способ, если шарики эбонитовые?

Эбонит является диэлектриком (изолятором). В диэлектриках, в отличие от проводников, электрические заряды не могут свободно перемещаться по всему объему или поверхности тела. Они остаются локализованными в тех местах, где были созданы.
Поэтому при соприкосновении заряженного эбонитового шарика с незаряженным не произойдет равномерного перераспределения заряда между ними. Заряд может частично перейти только в точке касания, но он не распределится по всей поверхности второго шарика. Следовательно, разделить заряд поровну таким способом невозможно.
Ответ: Нет, предложенный способ не годится, так как эбонит — это диэлектрик, и свободные заряды в нем не могут перемещаться, а значит, и перераспределяться между двумя телами при контакте.