Электростатика — Задание 14 ЕГЭ по физике №00012718

Шаг 1. Анализ стеклянных кубиков (диэлектрики)

Стеклянные кубики 1 и 2 являются диэлектриками. В них нет свободных носителей заряда, поэтому заряд не может перетекать из одного кубика в другой. Под действием внешнего электрического поля $\vec{E}$ происходит лишь поляризация: электронные оболочки атомов смещаются против направления поля (вправо).

Из-за этого на левой грани кубика 1 образуется связанный положительный заряд, а на правой грани кубика 2 — связанный отрицательный.

При раздвижении кубики остаются электрически нейтральными:

$q_1 = 0 \text{ Кл}, \quad q_2 = 0 \text{ Кл}$

• Утверждение 2 — верно (кубик 2 не заряжен).

• Утверждение 3 — неверно (правая грань заряжена отрицательно, а не положительно).

Шаг 2. Анализ алюминиевых кубиков (проводники)

Алюминиевые кубики 3 и 4 — проводники, обладающие свободными электронами. Внешнее поле направлено влево. Электрическая сила, действующая на отрицательно заряженные электроны, направлена в противоположную сторону — вправо.

Свободные электроны перетекают из кубика 3 в кубик 4. В результате кубик 4 получает избыток электронов (отрицательный заряд), а кубик 3 — их недостаток (положительный заряд):

$q_3 > 0 \text{ Кл}, \quad q_4 < 0 \text{ Кл}$

Так как кубики раздвинули до выключения поля, эти заряды на них сохранились.

• Утверждение 1 — неверно (электроны перешли из 3 в 4, а не наоборот).

• Утверждение 4 — верно (кубик 3 заряжен положительно).

Шаг 3. Анализ потенциала проводника

Соединенные кубики 3 и 4 образуют единое проводящее тело. В состоянии электростатического равновесия напряженность поля внутри проводника равна нулю, а весь его объем и поверхность являются эквипотенциальными (имеют одинаковый потенциал $\varphi$).

Следовательно, разность потенциалов между любыми точками этого проводника (включая крайние грани) равна нулю:

$\Delta\varphi = \varphi_1 - \varphi_2 = 0 \text{ В}$

• Утверждение 5 — верно.