Страница 109 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин, Иванов

1. Объясните электризацию тел при соприкосновении.

1. Электризация тел при соприкосновении — это явление перераспределения электрических зарядов между телами, приводящее к возникновению на них избыточных положительных или отрицательных зарядов. Этот процесс объясняется на основе атомного строения вещества и различий в свойствах материалов.

Все вещества состоят из атомов, которые содержат положительно заряженные ядра и отрицательно заряженные электроны. В нейтральном состоянии тело имеет одинаковое количество протонов и электронов, и его суммарный заряд равен нулю. Однако электроны, особенно на внешних энергетических уровнях, могут переходить от одного атома к другому или от одного тела к другому.

У разных веществ разная способность удерживать свои электроны. Эта характеристика называется работой выхода — это минимальная энергия, которую нужно затратить, чтобы удалить электрон с поверхности вещества. Чем меньше работа выхода, тем легче вещество отдает электроны.

При контакте двух тел, изготовленных из разных материалов, происходит обмен электронами. Электроны самопроизвольно переходят от вещества с меньшей работой выхода к веществу с большей работой выхода. В результате этого перехода тело, которое потеряло электроны, приобретает избыточный положительный заряд (из-за недостатка электронов), а тело, которое получило дополнительные электроны, — избыточный отрицательный заряд (из-за избытка электронов).

Этот процесс подчиняется закону сохранения электрического заряда. Общий заряд изолированной системы тел остается постоянным. Если до соприкосновения оба тела были электрически нейтральны, то после него их заряды будут равны по модулю и противоположны по знаку. Например, если одно тело приобрело заряд $q$, то второе тело приобретет заряд $-q$.

Трение между телами (трибоэлектрический эффект) усиливает электризацию, поскольку увеличивает площадь фактического контакта и обеспечивает более тесное соприкосновение поверхностей, что облегчает переход электронов. Однако для возникновения явления достаточно и простого касания.

Ответ: Электризация при соприкосновении возникает из-за перехода электронов между двумя контактирующими телами, сделанными из разных материалов. Электроны переходят от материала с меньшей работой выхода (который слабее удерживает электроны) к материалу с большей работой выхода. В итоге тело, отдавшее электроны, заряжается положительно, а тело, принявшее электроны, — отрицательно. Приобретенные телами заряды равны по абсолютной величине и противоположны по знаку в соответствии с законом сохранения электрического заряда.

2. Почему при электризации трением на телах появляются равные по абсолютному значению, но противоположные по знаку заряды?

1. Объясните электризацию тел при соприкосновении.

Электризация тел при соприкосновении — это явление приобретения телами электрического заряда в результате их контакта. В основе этого явления лежит атомное строение вещества и способность электронов переходить от одного тела к другому.

Все тела состоят из атомов, в центре которых находится положительно заряженное ядро, а вокруг него движутся отрицательно заряженные электроны. В обычном состоянии тело электрически нейтрально, так как суммарный положительный заряд ядер равен суммарному отрицательному заряду электронов.

Когда два тела из разных материалов приводятся в тесный контакт, электроны, которые слабее связаны с атомами одного тела, могут перейти на другое тело, где связь с атомами оказывается прочнее. Способность вещества отдавать или принимать электроны характеризуется величиной, называемой работой выхода электрона. У вещества с меньшей работой выхода электроны переходят к веществу с большей работой выхода.

В результате этого процесса:

• Тело, которое отдало электроны, испытывает их недостаток. Общий положительный заряд ядер становится больше общего отрицательного заряда оставшихся электронов, и тело приобретает положительный заряд.
• Тело, которое приняло электроны, получает их избыток. Его суммарный отрицательный заряд становится больше суммарного положительного заряда, и тело приобретает отрицательный заряд.

Трение (интенсивное соприкосновение) значительно усиливает этот эффект, поскольку увеличивает площадь контакта и обеспечивает дополнительную энергию, необходимую для отрыва электронов.

Ответ: Электризация при соприкосновении происходит из-за перехода электронов от одного тела к другому. Тело, отдавшее электроны, заряжается положительно, а тело, принявшее электроны, — отрицательно. Направление перехода электронов зависит от свойств материалов (от их работы выхода).

2. Почему при электризации трением на телах появляются равные по абсолютному значению, но противоположные по знаку заряды?

Появление на телах равных по модулю и противоположных по знаку зарядов объясняется законом сохранения электрического заряда.

Когда два тела электризуются трением, они образуют замкнутую (электрически изолированную) систему. До начала взаимодействия оба тела, как правило, электрически нейтральны, и их суммарный заряд равен нулю. В процессе электризации не происходит создание или уничтожение зарядов, а лишь их перераспределение: электроны переходят с одного тела на другое.

Если с одного тела на другое перешло $N$ электронов, то:

• Тело, потерявшее $N$ электронов, приобретает положительный заряд $q_1 = +N \cdot e$, где $e$ — элементарный заряд (модуль заряда электрона).
• Тело, получившее эти $N$ электронов, приобретает отрицательный заряд $q_2 = -N \cdot e$.

Абсолютные значения (модули) этих зарядов равны: $|q_1| = |q_2| = N \cdot e$. Знаки зарядов, очевидно, противоположны.

Закон сохранения заряда для этой системы выполняется, так как суммарный заряд системы остается неизменным (равным нулю):$q_{общий} = q_1 + q_2 = (+N \cdot e) + (-N \cdot e) = 0$.Таким образом, сколько заряда "убыло" с одного тела, ровно столько же "прибыло" на другое, что и приводит к появлению равных по модулю и противоположных по знаку зарядов.

Ответ: Это является следствием закона сохранения электрического заряда. В процессе трения электроны лишь перераспределяются между телами замкнутой системы. Сколько электронов покинуло одно тело (создав на нем положительный заряд), ровно столько же их перешло на второе тело (создав на нем равный по модулю отрицательный заряд).

3. Какую систему [образуют тела, участвующие в электризации?]

Тела, участвующие в процессе электризации путем трения или соприкосновения, образуют электрически изолированную (или замкнутую) систему.

Система тел называется электрически изолированной, если она не обменивается электрическими зарядами с телами, не входящими в эту систему. То есть, в такой системе заряженные частицы могут перемещаться только между телами внутри самой системы, но не могут покидать ее или поступать в нее извне.

Для таких замкнутых систем справедлив закон сохранения электрического заряда, который утверждает, что алгебраическая сумма электрических зарядов всех тел, входящих в систему, есть величина постоянная:

$q_1 + q_2 + ... + q_n = \text{const}$

Применительно к электризации двух изначально нейтральных тел ($q_{1,нач}=0, q_{2,нач}=0$), их суммарный заряд до взаимодействия равен нулю. После взаимодействия их заряды становятся $q_{1,кон}$ и $q_{2,кон}$. Согласно закону сохранения заряда:$q_{1,нач} + q_{2,нач} = q_{1,кон} + q_{2,кон}$$0 = q_{1,кон} + q_{2,кон}$Из этого равенства следует, что $q_{1,кон} = -q_{2,кон}$, что доказывает появление на телах равных по модулю и противоположных по знаку зарядов.

Ответ: Тела, участвующие в электризации трением, образуют электрически изолированную (замкнутую) систему. Это система, которая не обменивается зарядами с окружающей средой, и для которой выполняется закон сохранения электрического заряда.

3. Какую систему называют замкнутой?

3. Замкнутой, или электрически изолированной, системой называют такую совокупность физических тел, которая не обменивается электрическими зарядами с телами, не входящими в эту систему. Иными словами, это система, границы которой не пересекают заряженные частицы ни в одном направлении: ни извне внутрь, ни изнутри наружу. Вследствие этого полный электрический заряд замкнутой системы остается неизменным с течением времени, какие бы процессы ни происходили между телами внутри самой системы.

Ответ: Замкнутая система — это система тел, изолированная от обмена электрическими зарядами с любыми внешними телами.

4. Закон сохранения электрического заряда — это фундаментальный закон природы, который гласит, что алгебраическая сумма электрических зарядов всех тел и частиц в замкнутой системе остается постоянной. Этот закон выполняется для любых процессов, происходящих внутри системы, включая химические реакции, рождение и аннигиляцию частиц, радиоактивный распад и т.д. Заряд не может быть создан или уничтожен, он может только передаваться от одного тела к другому или перераспределяться внутри системы.

Математически закон сохранения заряда для системы из $n$ тел выражается следующим образом:

$q_1 + q_2 + q_3 + ... + q_n = \text{const}$

где $q_1, q_2, ..., q_n$ — заряды тел, образующих замкнутую систему. Это означает, что сумма зарядов до взаимодействия равна сумме зарядов после взаимодействия.

Ответ: В замкнутой системе алгебраическая сумма электрических зарядов всех тел остается постоянной.

4. Сформулируйте закон сохранения электрического заряда.

...Какую систему называют замкнутой?

В физике, в контексте электродинамики, замкнутой или электрически изолированной системой называют совокупность тел, которую не могут покидать или в которую не могут входить электрические заряды. Иными словами, это система, которая не обменивается электрическими зарядами с внешней средой. Внутри такой системы заряды могут перемещаться от одного тела к другому, могут рождаться и аннигилировать пары частиц (например, электрон и позитрон), но полный электрический заряд всей системы остается неизменным.

Ответ: Замкнутой называют такую систему тел, через границу которой нет обмена электрическими зарядами с внешними телами.

4. Сформулируйте закон сохранения электрического заряда.

Закон сохранения электрического заряда — это фундаментальный закон природы, который утверждает, что алгебраическая сумма электрических зарядов в любой замкнутой системе постоянна. Это означает, что электрический заряд не может возникнуть из ничего или исчезнуть в никуда. Процессы, происходящие внутри замкнутой системы, могут приводить лишь к перераспределению существующего заряда между телами или к рождению пар частиц с противоположными по знаку и равными по модулю зарядами, так что суммарный заряд системы не изменяется.

Математически для замкнутой системы, состоящей из N тел, закон сохранения заряда записывается в виде:

$q_1 + q_2 + q_3 + \dots + q_N = \text{const}$

где $q_1, q_2, \dots, q_N$ — это заряды тел системы в любой момент времени.

Ответ: Алгебраическая сумма электрических зарядов любой замкнутой системы сохраняется, то есть остается неизменной при любых процессах, происходящих внутри этой системы.

1. Какую роль играет трение при электризации тел?

1. Трение играет ключевую, хотя и вспомогательную, роль в процессе электризации тел, известном как трибоэлектрический эффект. Сам по себе переход электронов от одного тела к другому происходит при их тесном контакте, но трение создает для этого гораздо более эффективные условия, выполняя две основные функции.

Во-первых, трение значительно увеличивает площадь реального соприкосновения. Поверхности тел, даже кажущиеся гладкими, на микроуровне имеют множество неровностей. При обычном касании тела контактируют лишь отдельными выступами. Трение, то есть взаимное скольжение тел при сохранении контакта, позволяет соприкоснуться гораздо большему числу атомов на поверхностях. Чем больше площадь тесного контакта, тем большее количество электронов может перейти от одного тела к другому.

Во-вторых, трение обеспечивает энергию, необходимую для перехода электронов. Атомы разных веществ удерживают свои внешние электроны с разной силой (это характеризуется величиной, называемой работой выхода электрона). Чтобы электрон покинул свой атом и перешел к атому другого вещества, ему нужно сообщить энергию, достаточную для преодоления сил притяжения к ядру. При трении часть механической работы преобразуется во внутреннюю (тепловую) энергию, что приводит к локальному нагреву соприкасающихся участков. Эта дополнительная энергия помогает наиболее слабо связанным электронам покинуть свои атомы и перейти к телу, атомы которого имеют большее сродство к электрону.

В результате этих процессов тело, отдавшее электроны, приобретает избыточный положительный заряд, а тело, принявшее их, — равный по модулю избыточный отрицательный заряд. Таким образом, трение — это не сама причина электризации, а скорее катализатор, который делает процесс перераспределения зарядов между телами гораздо более интенсивным и заметным.

Ответ: Трение при электризации тел играет роль катализатора процесса: оно увеличивает площадь тесного контакта между поверхностями и сообщает электронам дополнительную энергию, необходимую для их перехода от одного тела к другому, что приводит к более эффективному разделению зарядов.

2. Можно ли при электризации трением зарядить только одно из соприкасающихся тел? Ответ обоснуйте.

Решение

Нет, при электризации трением невозможно зарядить только одно из соприкасающихся тел. Это утверждение следует из фундаментального закона физики — закона сохранения электрического заряда.

Рассмотрим систему, состоящую из двух тел, которые изначально электрически нейтральны. Это означает, что суммарный электрический заряд каждого тела, а следовательно и всей системы, равен нулю. Когда тела приводят в соприкосновение и трут друг о друга, происходит процесс электризации. Этот процесс заключается в переходе электронов с одного тела на другое.

Система из двух соприкасающихся тел является замкнутой (изолированной) в отношении электрического заряда. Согласно закону сохранения заряда, алгебраическая сумма зарядов в замкнутой системе остается постоянной. Поскольку до взаимодействия суммарный заряд был равен нулю, он должен остаться равным нулю и после него.

Пусть в результате трения с первого тела на второе перешло $N$ электронов. Электрон несет отрицательный заряд, равный $-e$, где $e$ — элементарный заряд.

• Первое тело потеряло $N$ электронов, поэтому его заряд стал положительным и равным $q_1 = +Ne$.
• Второе тело приобрело $N$ электронов, поэтому его заряд стал отрицательным и равным $q_2 = -Ne$.

Суммарный заряд системы после электризации будет равен: $q_{общ} = q_1 + q_2 = (+Ne) + (-Ne) = 0$.

Как видно из рассуждений, тела приобретают заряды, равные по модулю ($|q_1| = |q_2|$) и противоположные по знаку. Ситуация, когда одно тело заряжается (например, $q_1 \neq 0$), а другое остается нейтральным ($q_2 = 0$), невозможна, так как это нарушило бы закон сохранения электрического заряда (суммарный заряд стал бы ненулевым).

Ответ:

Нет, нельзя. В соответствии с законом сохранения электрического заряда, при электризации трением в замкнутой системе заряд не создается и не исчезает, а лишь перераспределяется. Поэтому если одно тело приобретает заряд определенного знака, то второе тело обязательно приобретает равный по модулю и противоположный по знаку заряд.

3*. Попробуйте объяснить, почему электрически нейтральные тела притягиваются к наэлектризованным (например, кусочки бумаги или струйки воды — к наэлектризованной палочке).

Решение

Притяжение электрически нейтральных тел к наэлектризованным объясняется явлением, которое называется электростатическая индукция или поляризация диэлектриков.

Любое вещество, включая бумагу и воду, состоит из атомов и молекул. Атомы и молекулы содержат положительно заряженные ядра и отрицательно заряженные электроны. В электрически нейтральном теле суммарный положительный заряд равен суммарному отрицательному, и в отсутствие внешнего электрического поля эти заряды распределены так, что их действие вовне скомпенсировано.

Когда к нейтральному телу, например, к кусочку бумаги, подносят заряженное тело (допустим, отрицательно заряженную палочку), его электрическое поле воздействует на заряды внутри бумаги. Происходит их перераспределение:

• Положительные заряды (ядра атомов) в молекулах бумаги смещаются в сторону отрицательной палочки (притягиваются).
• Отрицательные заряды (электроны) смещаются в противоположную сторону (отталкиваются).

Хотя заряды не могут покинуть свои молекулы (так как бумага — диэлектрик), внутри каждой молекулы происходит разделение зарядов. В результате на той стороне нейтрального тела, которая обращена к палочке, образуется избыточный положительный заряд, а на противоположной, дальней стороне — избыточный отрицательный заряд. Нейтральное тело поляризуется.

Теперь на нейтральное тело со стороны заряженной палочки действуют две основные силы:

1. Сила притяжения между отрицательным зарядом палочки и индуцированным положительным зарядом на ближней стороне нейтрального тела.
2. Сила отталкивания между отрицательным зарядом палочки и индуцированным отрицательным зарядом на дальней стороне нейтрального тела.

Согласно закону Кулона, сила электрического взаимодействия обратно пропорциональна квадрату расстояния между зарядами ($F \sim \frac{1}{r^2}$). Так как ближняя сторона нейтрального тела с противоположным зарядом находится на меньшем расстоянии от палочки, чем дальняя сторона с одноименным зарядом, сила притяжения оказывается сильнее силы отталкивания.

Результирующая этих двух сил направлена в сторону заряженной палочки, поэтому мы наблюдаем притяжение нейтрального тела.

В случае со струйкой воды эффект проявляется особенно ярко, так как молекулы воды ($H_2O$) являются полярными, то есть представляют собой постоянные электрические диполи. В электрическом поле заряженной палочки эти диполи просто ориентируются своими положительными полюсами к отрицательной палочке, что приводит к сильному притяжению.

Ответ: Электрически нейтральные тела притягиваются к наэлектризованным вследствие явления электростатической индукции (поляризации). Электрическое поле заряженного тела вызывает перераспределение зарядов в нейтральном теле: на его ближней стороне концентрируется заряд, противоположный по знаку заряду тела, а на дальней — одноименный. Так как сила взаимодействия убывает с расстоянием, сила притяжения к ближайшим разноименным зарядам оказывается больше силы отталкивания от дальних одноименных зарядов. В результате возникает результирующая сила притяжения.

УПРАЖНЕНИЕ 23

1. Стеклянная палочка при трении о шёлк электризуется положительно. Избыток или недостаток электронов образуется на шёлке?

1. Электризация тел при трении происходит за счет перехода электронов от одного тела к другому. Изначально и стеклянная палочка, и кусок шёлка электрически нейтральны. Это означает, что в каждом из них число протонов (положительно заряженных частиц в ядрах атомов) равно числу электронов (отрицательно заряженных частиц).

В условии сказано, что стеклянная палочка электризуется положительно. Тело приобретает положительный заряд в том случае, если оно теряет часть своих электронов. В результате на палочке возникает недостаток электронов, и суммарный заряд оставшихся протонов становится больше суммарного заряда электронов.

Согласно закону сохранения электрического заряда, заряд не может исчезнуть или появиться из ниоткуда. Если стеклянная палочка потеряла электроны, то эти электроны должны были перейти на тело, с которым она контактировала, то есть на шёлк.

Таким образом, на шёлке оказывается больше электронов, чем было вначале. Избыток отрицательно заряженных частиц (электронов) сообщает шёлку отрицательный заряд. Следовательно, на шёлке образуется избыток электронов.

Ответ: на шёлке образуется избыток электронов.

2. Одному из двух одинаковых металлических шариков сообщили заряд $-6q$, другому — заряд $2q$. Затем шарики соединили проводником. Какими станут заряды шариков после соединения?

Дано:

Заряд первого шарика $q_1 = -6q$

Заряд второго шарика $q_2 = 2q$

Найти:

Заряды шариков после соединения — $q'_1$ и $q'_2$.

Решение:

При соединении двух проводников (в данном случае металлических шариков) проводником, они образуют единую систему. В этой замкнутой системе выполняется закон сохранения электрического заряда. Это означает, что суммарный заряд двух шариков до их соединения равен суммарному заряду после соединения.

1. Найдем суммарный заряд системы до соединения шариков:

$Q_{общ} = q_1 + q_2 = -6q + 2q = -4q$

2. После соединения шарики образуют единый проводник. Поскольку шарики одинаковые (имеют одинаковый радиус и, следовательно, одинаковую электроемкость), общий заряд $Q_{общ}$ распределится между ними поровну.

3. Найдем заряд каждого шарика после соединения. Обозначим итоговые заряды как $q'_1$ и $q'_2$.

$q'_1 = q'_2 = \frac{Q_{общ}}{2}$

Подставим численное значение общего заряда:

$q'_1 = q'_2 = \frac{-4q}{2} = -2q$

Ответ: после соединения заряд каждого из шариков станет равен $-2q$.

3. При трении с изначально незаряженной стеклянной палочки было удалено $9 \cdot 10^{16}$ электронов. Чему стал равен заряд палочки? На сколько уменьшилась масса палочки?

Дано:

Число удаленных электронов, $N = 9 \cdot 10^{16}$

Элементарный заряд, $e \approx 1.6 \cdot 10^{-19}$ Кл

Масса электрона, $m_e \approx 9.1 \cdot 10^{-31}$ кг

Найти:

Заряд палочки, $q$ - ?

Уменьшение массы палочки, $\Delta m$ - ?

Решение:

Чему стал равен заряд палочки?

Поскольку стеклянная палочка изначально была незаряженной, ее суммарный электрический заряд равнялся нулю. Электрон является носителем элементарного отрицательного заряда $e$. Когда с палочки удаляют электроны, на ней возникает недостаток отрицательного заряда, что эквивалентно появлению положительного заряда. Величина этого заряда $q$ равна произведению числа удаленных электронов $N$ на модуль заряда электрона $e$.

Формула для расчета заряда:

$q = N \cdot e$

Выполним вычисления:

$q = 9 \cdot 10^{16} \cdot 1.6 \cdot 10^{-19} \text{ Кл} = 14.4 \cdot 10^{(16-19)} \text{ Кл} = 14.4 \cdot 10^{-3} \text{ Кл}$

Заряд можно выразить в милликулонах: $14.4 \cdot 10^{-3} \text{ Кл} = 14.4 \text{ мКл}$.

Ответ: заряд палочки стал равен $14.4 \text{ мКл}$.

На сколько уменьшилась масса палочки?

Масса палочки уменьшается, потому что удаленные электроны обладают массой. Уменьшение массы $\Delta m$ равно общей массе всех удаленных электронов. Чтобы найти эту величину, нужно умножить количество удаленных электронов $N$ на массу одного электрона $m_e$.

Формула для расчета изменения массы:

$\Delta m = N \cdot m_e$

Выполним вычисления:

$\Delta m = 9 \cdot 10^{16} \cdot 9.1 \cdot 10^{-31} \text{ кг} = 81.9 \cdot 10^{(16-31)} \text{ кг} = 81.9 \cdot 10^{-15} \text{ кг}$

Запишем ответ в стандартном виде: $8.19 \cdot 10^{-14} \text{ кг}$.

Ответ: масса палочки уменьшилась на $8.19 \cdot 10^{-14} \text{ кг}$.

4. Какое количество электронов было удалено с изначально незаряженной стеклянной палочки в результате трения, если заряд палочки стал $4 \cdot 10^{-9}$ Кл? На сколько при этом уменьшилась масса палочки?

Дано:

Заряд палочки, $q = 4 \cdot 10^{-9}$ Кл

Элементарный заряд, $e \approx 1.6 \cdot 10^{-19}$ Кл

Масса электрона, $m_e \approx 9.1 \cdot 10^{-31}$ кг

Все данные представлены в системе СИ.

Найти:

Количество удаленных электронов, $N$ - ?

Уменьшение массы палочки, $\Delta m$ - ?

Решение:

Изначально стеклянная палочка была электрически нейтральной. Приобретение положительного заряда $q$ означает, что с нее было удалено некоторое количество электронов $N$.

Суммарный заряд удаленных электронов равен заряду, который приобрела палочка. Заряд одного электрона по модулю — это элементарный заряд $e$. Таким образом, заряд палочки можно выразить формулой:

$q = N \cdot e$

Из этой формулы выразим количество удаленных электронов $N$:

$N = \frac{q}{e}$

Подставим числовые значения и рассчитаем количество электронов:

$N = \frac{4 \cdot 10^{-9} \text{ Кл}}{1.6 \cdot 10^{-19} \text{ Кл}} = 2.5 \cdot 10^{10}$

Следовательно, с палочки было удалено $2.5 \cdot 10^{10}$ электронов.

Уменьшение массы палочки $\Delta m$ равно произведению количества удаленных электронов $N$ на массу одного электрона $m_e$:

$\Delta m = N \cdot m_e$

Подставим значения и произведем расчет уменьшения массы:

$\Delta m = (2.5 \cdot 10^{10}) \cdot (9.1 \cdot 10^{-31} \text{ кг}) = 22.75 \cdot 10^{-21} \text{ кг}$

Представим результат в стандартном виде:

$\Delta m = 2.275 \cdot 10^{-20} \text{ кг}$

Ответ: с палочки было удалено $2.5 \cdot 10^{10}$ электронов; масса палочки уменьшилась на $2.275 \cdot 10^{-20}$ кг.

5. Чтобы заряженное тело стало электрически нейтральным, ему недостаёт $5.2 \cdot 10^{12}$ электронов. Каков заряд этого тела?

5. Дано:

Количество недостающих электронов $N = 5.2 \cdot 10^{12}$

Элементарный заряд $e = 1.6 \cdot 10^{-19}$ Кл

Найти:

Заряд тела $q$

Решение:

Электрически нейтральное тело содержит равное количество протонов и электронов. В условии сказано, что для нейтрализации заряженному телу недостаёт электронов. Это означает, что в теле имеется дефицит отрицательно заряженных частиц, то есть количество положительно заряженных протонов превышает количество электронов. Следовательно, тело имеет положительный заряд.

Величина этого заряда $q$ равна произведению числа недостающих электронов $N$ на модуль элементарного заряда $e$ (заряд одного электрона по модулю).

Формула для расчёта заряда:

$q = N \cdot e$

Подставим числовые значения в формулу:

$q = 5.2 \cdot 10^{12} \cdot 1.6 \cdot 10^{-19} \text{ Кл}$

Выполним вычисления:

$q = (5.2 \cdot 1.6) \cdot (10^{12} \cdot 10^{-19}) \text{ Кл}$

$q = 8.32 \cdot 10^{12-19} \text{ Кл}$

$q = 8.32 \cdot 10^{-7} \text{ Кл}$

Так как заряд обусловлен недостатком электронов, он является положительным.

Ответ: заряд этого тела равен $+8.32 \cdot 10^{-7}$ Кл.

6. Электроскопу заряженной стеклянной палочкой был сообщён заряд $-23,4 \cdot 10^{-9}$ Кл. Сколько электронов было передано электроскопу?

Дано:

Заряд, сообщенный электроскопу, $q = -23,4 \cdot 10^{-9}$ Кл.

Заряд электрона (элементарный заряд), $e \approx -1,6 \cdot 10^{-19}$ Кл.

Найти:

Количество переданных электронов $N$.

Решение:

Общий заряд $q$, который приобретает тело, равен произведению числа $N$ элементарных зарядов (в данном случае электронов) на заряд одного электрона $e$. Это выражается формулой дискретности электрического заряда:

$q = N \cdot e$

В условии задачи электроскопу сообщают отрицательный заряд, это значит, что он получает избыточное количество электронов. Чтобы найти количество переданных электронов $N$, необходимо общий заряд $q$ разделить на заряд одного электрона $e$:

$N = \frac{q}{e}$

Подставим числовые значения в формулу:

$N = \frac{-23,4 \cdot 10^{-9} \text{ Кл}}{-1,6 \cdot 10^{-19} \text{ Кл}}$

Выполним вычисления:

$N = \frac{23,4}{1,6} \cdot \frac{10^{-9}}{10^{-19}} = 14,625 \cdot 10^{-9 - (-19)} = 14,625 \cdot 10^{10}$

Для удобства можно записать это число в стандартном виде, переместив запятую на один знак влево и увеличив показатель степени на единицу:

$N = 1,4625 \cdot 10^{11}$

Ответ: электроскопу было передано $1,4625 \cdot 10^{11}$ электронов.