Задание №5 — ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ
Отрицательно заряженную эбонитовую палочку подносят, не касаясь, к гильзе из фольги, подвешенной на нити (см. рисунок). Гильза притягивается к палочке.
Можно ли сделать однозначный вывод, что изначально гильза была заряжена?
Можно, так как электростатическое притяжение может наблюдаться только для разноимённо заряженных тел. Следовательно, гильза изначально имела положительный заряд.
Нельзя, так как фольга относится к проводникам электричества. Заряд легко перетекает с палочки на гильзу, что приводит к их взаимодействию.
Можно, потому что фольга относится к диэлектрикам и не проводит электрический заряд. Следовательно, гильза изначально была заряжена.
Нельзя, так как изначально незаряженная гильза в электрическом поле палочки могла наэлектризоваться через влияние и благодаря этому притянуться к палочке.
Правильный ответ
4
Пояснение
Решение.
Для того чтобы ответить на вопрос задачи, разберём физические процессы, происходящие при поднесении заряженного тела к металлическому объекту.
1. Электростатическая индукция. Гильза изготовлена из фольги, которая является проводником. В проводниках присутствуют свободные носители заряда (электроны). Когда мы подносим отрицательно заряженную эбонитовую палочку к гильзе, не касаясь её, под действием электрического поля палочки происходит перераспределение зарядов внутри гильзы. Этот процесс называется электризацией через влияние (индукцией).
2. Перераспределение зарядов. Отрицательный заряд палочки отталкивает свободные электроны в гильзе на её дальнюю сторону. В результате на ближней к палочке стороне гильзы образуется избыток положительного заряда, а на дальней — избыток отрицательного.
3. Взаимодействие. Сила электрического взаимодействия зависит от расстояния: чем ближе заряды друг к другу, тем сильнее они взаимодействуют. Так как положительно заряженная сторона гильзы находится ближе к отрицательной палочке, сила притяжения оказывается больше, чем сила отталкивания со стороны более удалённого отрицательного заряда гильзы. В итоге гильза притягивается к палочке.
4. Вывод. Таким образом, притяжение может наблюдаться в двух случаях:
— если гильза изначально была заряжена положительно (разноимённые заряды притягиваются);
— если гильза изначально была нейтральна (незаряжена), но наэлектризовалась через влияние в поле палочки.
Следовательно, сделать однозначный вывод о том, что гильза была заряжена изначально, нельзя.
Это рассуждение полностью соответствует варианту ответа № 4.
Ответ: 4
Источник: ФИПИ