Номер 12.32, страница 63 - гдз по физике 8 класс задачник Генденштейн, Кирик

Электромагнитные явления. 12. Электрическое поле - номер 12.32, страница 63.

Условие.

12.32. Как известно, одноименные заряды отталкиваются. А могут ли два одноименно заряженных тела притягиваться друг к другу?

Решение.

Да, два одноименно заряженных тела могут притягиваться друг к другу. Это явление, хотя и кажется парадоксальным, возможно благодаря электростатической индукции (также известной как поляризация).

Основной принцип заключается в том, что когда заряженное тело подносят к другому телу (особенно если второе тело является проводником), оно вызывает перераспределение зарядов на этом втором теле. Рассмотрим конкретный случай: пусть у нас есть два положительно заряженных тела, тело 1 с большим зарядом $\text{Q}$ и тело 2 с малым зарядом $\text{q}$, причем $|Q| \gg |q|$.

Когда мы подносим тело 1 близко к телу 2, сильное электрическое поле тела 1 воздействует на свободные заряды в теле 2. Отрицательные заряды (электроны) в теле 2 притягиваются к телу 1 и смещаются на ближнюю к нему сторону. Положительные заряды, соответственно, отталкиваются на дальнюю сторону. В результате на ближней к телу 1 стороне тела 2 образуется область с избыточным отрицательным зарядом (индуцированный отрицательный заряд), а на дальней стороне — область с избыточным положительным зарядом. При этом общий заряд тела 2 остается равным $\text{q}$.

Теперь между телами действуют несколько сил. Во-первых, это сила отталкивания между общим положительным зарядом $\text{Q}$ тела 1 и общим положительным зарядом $\text{q}$ тела 2. Во-вторых, это силы взаимодействия между зарядом $\text{Q}$ и перераспределенными (индуцированными) зарядами на теле 2. Возникает сильное притяжение между зарядом $\text{Q}$ и близко расположенным индуцированным отрицательным зарядом. Также возникает отталкивание между $\text{Q}$ и дальше расположенным избыточным положительным зарядом.

Согласно закону Кулона, сила взаимодействия обратно пропорциональна квадрату расстояния. Поскольку индуцированный отрицательный заряд на теле 2 находится ближе к телу 1, чем избыточный положительный, сила притяжения к нему будет больше, чем сила отталкивания от дальнего положительного заряда. Если эта результирующая сила притяжения, вызванная индукцией, окажется по модулю больше, чем сила отталкивания между суммарными зарядами $\text{Q}$ и $\text{q}$, то тела будут притягиваться друг к другу.

Таким образом, для притяжения двух одноименно заряженных тел необходимо, чтобы заряд одного из них был значительно больше заряда другого, а расстояние между ними было достаточно малым для проявления сильного эффекта электростатической индукции.

Ответ: Да, могут. Это происходит из-за явления электростатической индукции. Если заряд одного тела значительно больше заряда другого, оно может индуцировать на ближайшей стороне второго тела заряд противоположного знака, притяжение к которому окажется сильнее, чем отталкивание между суммарными одноименными зарядами тел.