Номер 12.3, страница 68 - гдз по физике 8-11 класс учебник, задачник Гельфгат, Генденштейн

Задачи. Электричество и магнетизм. 12. Электростатика - номер 12.3, страница 68.

Условие.

12.3. Два разноименно заряженных шарика находятся на некотором расстоянии друг от друга. Между ними помещают незаряженный стеклянный шар. Как изменится сила взаимодействия шариков?

Решение.

Решение 2.

Решение

Изначально два разноименно заряженных шарика притягиваются друг к другу. Сила их электростатического взаимодействия в воздухе (диэлектрическая проницаемость которого близка к единице) определяется законом Кулона:

$F_0 = k \frac{|q_1 q_2|}{r^2}$

где $\text{k}$ – коэффициент пропорциональности, $q_1$ и $q_2$ – величины зарядов шариков, а $\text{r}$ – расстояние между ними.

Стеклянный шар является диэлектриком. Когда его помещают в электрическое поле, создаваемое заряженными шариками, происходит явление поляризации. Это означает, что связанные заряды внутри стекла (положительно заряженные ядра атомов и отрицательно заряженные электроны) смещаются под действием внешнего поля в противоположные стороны.

В результате на поверхности стеклянного шара, обращенной к положительному заряду, возникает индуцированный (наведенный) отрицательный заряд, а на поверхности, обращенной к отрицательному заряду, – индуцированный положительный заряд.

Эти индуцированные заряды создают собственное внутреннее электрическое поле, которое направлено навстречу внешнему полю от исходных зарядов. Таким образом, результирующее электрическое поле в пространстве между заряженными шариками ослабевает.

Сила взаимодействия между зарядами зависит от среды, в которой они находятся. В диэлектрической среде сила взаимодействия ослабевает в $\epsilon$ раз, где $\epsilon$ – диэлектрическая проницаемость среды. Для стекла диэлектрическая проницаемость значительно больше единицы ($\epsilon > 1$). Сила взаимодействия в диэлектрике вычисляется по формуле:

$F = \frac{F_0}{\epsilon}$

Поскольку стеклянный шар, являясь диэлектриком, помещается между заряженными шариками, он ослабляет электрическое поле между ними. Следовательно, сила их взаимного притяжения уменьшится.

Ответ: Сила взаимодействия шариков уменьшится.