Номер 214, страница 104, часть 2 - гдз по физике 9 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 2. Материалы для повторения при подготовке к экзамену. 6. Электромагнитные явления - номер 214, страница 104.

Условие.

214. В пространство между двумя заряженными пластинами помещают два незаряженных одинаковых пластмассовых бруска 1 и 2, соприкасающиеся друг с другом (рис. 68). Бруски разделяют, после чего выносят их из пространства между пластинами. Будут ли бруски заряженными после их разделения? Если да, то сохранятся ли заряды на брусках, когда их вынесут из пространства между пластинами?

Рис. 68

Решение.

Решение

Ключевым фактором для решения данной задачи является материал, из которого сделаны бруски — пластмасса. Пластмасса является диэлектриком, то есть веществом, в котором практически отсутствуют свободные носители заряда.

Когда диэлектрик помещают во внешнее электрическое поле (в данном случае, поле между двумя заряженными пластинами), он не заряжается, а поляризуется. Поляризация — это смещение связанных зарядов внутри молекул или атомов вещества под действием поля. Положительные заряды смещаются по направлению поля, а отрицательные — против. В результате этого на поверхности диэлектрика, обращенной к положительной пластине, возникает избыточный отрицательный связанный заряд, а на поверхности, обращенной к отрицательной пластине — избыточный положительный связанный заряд. Несмотря на появление этих поверхностных зарядов, каждый брусок в целом и вся система из двух брусков остаются электрически нейтральными, так как переноса или появления новых зарядов не происходит, а происходит лишь их перераспределение внутри молекул.

Будут ли бруски заряженными после их разделения?

Нет, бруски не будут заряженными. Поскольку они являются диэлектриками, между ними не происходит обмена свободными зарядами, как это произошло бы с проводниками (явление электростатической индукции). Когда бруски, находящиеся в поле, разделяют, мы просто разделяем одно поляризованное тело на два. Каждый из брусков будет поляризован, но его суммарный электрический заряд останется равным нулю. Таким образом, они не будут заряженными.

Ответ: Нет, после разделения бруски не будут обладать избыточным электрическим зарядом; они останутся электронейтральными.

Если да, то сохранятся ли заряды на брусках, когда их вынесут из пространства между пластинами?

Поскольку ответ на первый вопрос отрицательный (бруски не заряжаются), то и сохраняться нечему. Если же говорить о состоянии поляризации, которое бруски имели в поле, то оно также не сохранится. Поляризация диэлектрика — это эффект, вызванный внешним электрическим полем. Когда бруски выносят из пространства между пластинами, внешнее поле перестает на них действовать. В результате тепловое движение молекул приводит к их хаотичной ориентации, поляризация исчезает, а вместе с ней исчезают и связанные заряды на поверхностях. Бруски вернутся в свое исходное, нейтральное и неполяризованное состояние.

Ответ: Бруски не приобрели суммарный заряд, поэтому заряд не сохранится. Состояние поляризации также исчезнет после удаления брусков из электрического поля.