Номер 5, страница 166 - гдз по физике 8 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 6. Электрические явления. Параграф 41. Электризация тел. Вопросы для самопроверки - номер 5, страница 166.

Условие.

5. Сформулируйте закон сохранения электрического заряда. Приведите примеры, подтверждающие этот закон.

Решение.

Закон сохранения электрического заряда гласит, что в электрически изолированной (замкнутой) системе алгебраическая сумма всех электрических зарядов остается постоянной. Это один из фундаментальных законов физики, который выполняется во всех известных взаимодействиях. Математически это можно записать как:

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

где $q_1, q_2, \dots, q_n$ — заряды тел, входящих в замкнутую систему. Закон означает, что электрические заряды не могут возникать из ничего и не могут бесследно исчезать. Процессы рождения или исчезновения частиц с ненулевым зарядом всегда происходят так, что суммарный заряд рожденных или исчезнувших частиц равен нулю.

Существует множество явлений и экспериментов, подтверждающих этот закон:

Одним из простейших примеров является электризация трением. Если потереть, например, стеклянную палочку о шелк, то оба тела, изначально электрически нейтральные, приобретают заряды. На стекле образуется положительный заряд, а на шелке — равный ему по модулю отрицательный заряд. Это происходит из-за перехода электронов со стекла на шелк. Суммарный заряд системы (стеклянная палочка + шелк) до взаимодействия был равен нулю и остается равным нулю после него.

В физике элементарных частиц закон сохранения заряда проявляется в процессах аннигиляции и рождения пар. При столкновении электрона (заряд $-e$) и его античастицы, позитрона (заряд $+e$), они аннигилируют, превращаясь в два гамма-кванта (фотоны). Суммарный заряд до реакции был $(-e) + (+e) = 0$, и после реакции он также равен нулю, так как фотоны электрически нейтральны. В обратном процессе, при рождении пары, высокоэнергетический фотон (заряд 0) в поле атомного ядра может превратиться в электрон-позитронную пару, суммарный заряд которой также равен $(-e) + (+e) = 0$.

Закон сохранения заряда строго выполняется и при радиоактивных распадах. Например, при бета-распаде свободный нейтрон ($n^0$), не имеющий заряда, распадается на протон ($p^+$) с зарядом $+e$, электрон ($e^−$) с зарядом $-e$ и электронное антинейтрино ($\bar{\nu}_e$), которое также не имеет заряда. Схема реакции: $n^0 \rightarrow p^+ + e^− + \bar{\nu}_e$. Суммарный заряд до распада (0) равен суммарному заряду продуктов распада ($( +e ) + ( -e ) + 0 = 0$).

Ответ: Закон сохранения электрического заряда утверждает, что алгебраическая сумма электрических зарядов в замкнутой системе постоянна ($q_1 + q_2 + \dots + q_n = \text{const}$). Этот закон подтверждается такими примерами, как: электризация тел трением (возникают равные по модулю и противоположные по знаку заряды, а суммарный заряд системы остается равным нулю); процессы аннигиляции и рождения пар частиц-античастиц (суммарный заряд до и после реакции сохраняется); радиоактивные распады, например, бета-распад нейтрона (заряд продуктов распада равен заряду исходной частицы).