Электростатика — Задание 21 ЕГЭ по физике №00017600

Идея

Палочку к шару не подносят вплотную и не касаются им — значит, новый заряд в систему не приходит, заряды только перераспределяются. Это электростатическая индукция (наведение зарядов влиянием). Ключ к ответу — в каком порядке убирали стержень и палочку.

Шаг 1. Поднесли отрицательную палочку

Два электрометра, соединённые металлическим стержнем, — это один общий проводник. Отрицательная палочка своим полем отталкивает свободные электроны проводника. Электроны убегают от неё как можно дальше — на второй электрометр. В итоге у первого электрометра (ближнего к палочке) образуется недостаток электронов, то есть положительный заряд, а у второго — их избыток, то есть отрицательный заряд. Суммарный заряд системы при этом по-прежнему нуль (закон сохранения заряда).

Шаг 2. Сначала убрали стержень (палочка ещё на месте)

Пока палочка рядом, разделённые заряды держатся по своим краям. Если в этот момент разорвать соединение — убрать стержень, — то наведённые заряды оказываются запертыми на разных электрометрах: положительный на первом, отрицательный на втором. Перетечь обратно им теперь не по чему.

Шаг 3. Только потом убрали палочку

Палочки уже нет, но электрометры разъединены, и заряды остаются на них. Стрелки обоих электрометров отклоняются. Знаки: первый — положительный, второй — отрицательный, по модулю заряды равны (вместе они дают исходный нуль).

Важно про порядок: если бы сначала убрали палочку, а потом стержень, заряды успели бы снова перемешаться по общему проводнику и нейтрализоваться — оба электрометра остались бы незаряженными. Именно последовательность «сначала стержень, потом палочка» позволяет разделить заряды.