Задание №14 — Заряженные частицы в электромагнитном поле

#68032Задание №14ФИПИ

Проводники в электростатическом поле

Незаряженное металлическое тело, продольное сечение которого показано на рисунке, поместили в однородное электрическое поле напряжённостью $\overset{\rightharpoonup}{E} .$

Из приведённого ниже списка выберите все верные утверждения, описывающие результаты воздействия этого поля на металлическое тело.
1) Потенциалы в точках А и С равны.
2) В точке А индуцируется положительный заряд.
3) Напряжённость электрического поля в точке D не равна нулю.
4) В точке D индуцируется отрицательный заряд.
5) Концентрация свободных электронов в точке В наибольшая.

Правильный ответ

Пояснение

Решение:

Металлическое тело внесли во внешнее однородное поле $\vec{E}$ , направленное горизонтально вправо. Свободные электроны проводника смещаются против поля, то есть влево, — происходит электростатическая индукция. В результате на левом конце (точка В) накапливается избыток электронов и индуцируется отрицательный заряд, а на правом конце (точка С) — недостаток электронов, то есть положительный заряд. На верхней поверхности посередине (точка А) избыточного заряда практически нет.

Смещение зарядов продолжается до тех пор, пока поле индуцированных зарядов внутри тела полностью не скомпенсирует внешнее: в равновесии внутри проводника $\vec{E}_{\text{внутр}}=0$ , а весь проводник является эквипотенциальным телом: $\varphi_{\text{А}}=\varphi_{\text{В}}=\varphi_{\text{С}}=\varphi_{\text{D}}$ . Избыточный заряд располагается только на поверхности, внутри объёма (точка D) его нет.

1) Точки А и С принадлежат одному проводнику, поэтому их потенциалы равны. Верно.

2) В точке А заряд не индуцируется (она лежит на границе между областями разного знака). Неверно.

3) Точка D — внутри проводника, там $E=0$ . Неверно.

4) Внутри проводника избыточного заряда нет. Неверно.

5) Электроны смещаются против поля, то есть влево, поэтому их концентрация наибольшая у точки В. Верно.

Ответ: 15