Электростатика

Задание №21. Качественная Задача

№2. Задание 21

ID: 00017050

На столе установили два незаряженных электрометра и соединили их металлическим стержнем с изолирующей ручкой (рис. 1). Затем к первому электрометру поднесли, не касаясь его шара, положительно заряженную палочку (рис. 2). Не убирая палочки, сняли стержень, а затем убрали палочку (см. рисунок).

Ссылаясь на известные вам законы и явления, объясните, почему электрометры оказались заряженными, и определите знаки заряда каждого из электрометров после того, как палочку убрали.

Рисунок к заданию 21 ЕГЭ по физике — Электростатика

Источник: Сборник Гиголо

Решение

Идея

Это классическая электризация через влияние (электростатическая индукция): заряженная палочка сама ничего электрометрам не отдаёт (она их не касается), но своим полем перетасовывает свободные электроны внутри соединённых металлических частей. А дальше работает закон сохранения заряда.

Шаг 1. Что делает поле палочки

Два электрометра, соединённые стержнем, — это единый проводник. Положительная палочка притягивает к себе свободные электроны: они стекаются к ближнему концу — к шару электрометра 1. В итоге на электрометре 1 скапливается избыток электронов (отрицательный заряд), а на электрометре 2 их недостаёт (положительный заряд). Заряды пока разделены, но удерживаются полем палочки.

Шаг 2. Разрываем цепь и убираем палочку

Пока палочка на месте, снимаем стержень — путь для возврата электронов перекрыт, разделённые заряды "заперты" на своих электрометрах. Теперь убираем палочку: возвращаться электронам всё равно некуда, поэтому заряды остаются. Так как изначально система была нейтральна, по закону сохранения заряда отрицательный заряд электрометра 1 точно равен по модулю положительному заряду электрометра 2.

Ответ

Электрометр 1 (к которому подносили палочку) заряжен отрицательно, электрометр 2 — положительно; по модулю заряды равны.

Видеоразбор

Другие задания по теме «Электростатика» (8)