Номер 12.30, страница 63 - гдз по физике 8 класс задачник Генденштейн, Кирик

Электромагнитные явления. 12. Электрическое поле - номер 12.30, страница 63.

Условие.

12.30. Как изменится сила притяжения двух разноименно заряженных тел, если между ними поместить незаряженный металлический шар?

Решение.

Решение

Рассмотрим два разноименно заряженных тела. Пусть одно тело имеет положительный заряд $q_1$, а второе — отрицательный заряд $q_2$. Между ними действует сила электростатического притяжения.

Когда между этими телами помещают незаряженный металлический шар, он оказывается во внешнем электрическом поле, которое создают заряды $q_1$ и $q_2$. Поскольку шар металлический, он является проводником и содержит свободные электроны.

Под действием внешнего электрического поля происходит явление электростатической индукции: свободные электроны в шаре перераспределяются. Они притягиваются к положительному заряду $q_1$ и отталкиваются от отрицательного заряда $q_2$. В результате на стороне шара, обращенной к положительному телу, скапливается избыточный отрицательный заряд (индуцированный заряд $-q_{ind}$). На противоположной стороне шара, обращенной к отрицательному телу, возникает недостаток электронов, что эквивалентно появлению избыточного положительного заряда (индуцированного заряда $+q_{ind}$). В целом шар остается электрически нейтральным.

Проанализируем, как изменится сила, действующая на положительно заряженное тело $q_1$. Теперь на него, помимо силы притяжения от заряда $q_2$, действуют силы со стороны индуцированных зарядов на шаре. Отрицательный индуцированный заряд $-q_{ind}$ на ближней к $q_1$ стороне шара притягивает тело $q_1$. Положительный индуцированный заряд $+q_{ind}$ на дальней от $q_1$ стороне шара отталкивает тело $q_1$.

Согласно закону Кулона, сила взаимодействия обратно пропорциональна квадрату расстояния ($F \sim 1/r^2$). Так как отрицательный индуцированный заряд $-q_{ind}$ находится ближе к заряду $q_1$, чем положительный $+q_{ind}$, то сила притяжения к ближней стороне шара будет по модулю больше, чем сила отталкивания от дальней стороны.

Таким образом, результирующая сила, с которой поляризованный шар действует на заряд $q_1$, является силой притяжения. Эта дополнительная сила притяжения складывается с первоначальной силой притяжения со стороны заряда $q_2$. Аналогичные рассуждения справедливы и для заряда $q_2$: он также будет дополнительно притягиваться к шару.

Следовательно, общая сила притяжения между двумя исходными заряженными телами увеличится.

Ответ: Сила притяжения увеличится.