Электростатика

Задание №21. Качественная Задача

№2. Задание 21

ID: 00017052

Между двумя небольшими металлическими пластинами, укреплёнными на изолирующих подставках, подвесили на шёлковой нити лёгкую металлическую незаряженную гильзу (см. рис.). Когда пластины подсоединили к клеммам высоковольтного выпрямителя, подав на них разноимённые заряды, гильза пришла в движение.

Опишите движение гильзы и объясните его.

Рисунок к заданию 21 ЕГЭ по физике — Электростатика

Источник: Сборник Гиголо

Решение

Идея

Нейтральную гильзу в поле двух разноимённо заряженных пластин сначала тянет к одной из них (индукция), а после касания она перезаряжается и её перебрасывает к другой. Получается "электрический маятник": гильза-перевозчик заряда мечется между пластинами.

Шаг 1. Притяжение нейтральной гильзы

Между пластинами есть электрическое поле. Оно разделяет заряды в металлической гильзе: одна сторона заряжается отрицательно, другая положительно. По закону Кулона ближняя к пластине сторона взаимодействует сильнее, поэтому притяжение к одной пластине перевешивает отталкивание от другой, и гильза идёт к этой пластине, пока не коснётся её.

Шаг 2. Касание и переброс

Коснувшись, например, отрицательной пластины, гильза получает от неё часть электронов и сама становится отрицательной. Теперь она отталкивается от отрицательной пластины и притягивается к противоположной — положительной. Долетев до неё и коснувшись, гильза отдаёт электроны, заряжается положительно и летит обратно.

Шаг 3. Установившийся режим

Каждое касание меняет знак заряда гильзы на противоположный знаку пластины, которой она коснулась, поэтому её снова отбрасывает к другой пластине. Процесс повторяется — гильза совершает периодические колебания между пластинами (пока пластины заряжены).

Ответ

Гильза будет совершать колебания между пластинами: притягивается к одной, касается и перезаряжается, отталкивается и летит к другой, там снова перезаряжается — и так повторяется.

Видеоразбор

Другие задания по теме «Электростатика» (8)