Задание №5 — ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ
Лёгкий алюминиевый шарик, подвешенный на нити, притянулся к поднесённой заряженной эбонитовой палочке (см. рисунок).
Можно ли сделать однозначный вывод, что изначально шарик был заряжен?
Нельзя, так как заряд мог передаться при соприкосновении шарика и палочки.
Нельзя, так как первоначально незаряженный шарик в электрическом поле палочки мог наэлектризоваться через влияние.
Можно: шарик имел положительный заряд, потому что электростатическое притяжение может наблюдаться только для тел, имеющих разноимённые заряды.
Можно, потому что все металлы имеют свободные протоны и, соответственно, избыточный положительный заряд.
Правильный ответ
2
Пояснение
Решение.
Для того чтобы ответить на вопрос задачи, разберём физические процессы, происходящие при поднесении заряженного тела к металлическому предмету.
1. Взаимодействие заряженных тел. Согласно закону Кулона, тела, имеющие заряды противоположных знаков, притягиваются друг к другу. Если бы алюминиевый шарик изначально имел положительный заряд, он бы притянулся к отрицательно заряженной эбонитовой палочке.
2. Явление электростатической индукции (электризация через влияние). Алюминий является проводником, то есть содержит большое количество свободных электронов. Когда мы подносим отрицательно заряженную палочку к незаряженному металлическому шарику, свободные электроны в шарике начинают перераспределяться под действием электрического поля палочки. Электроны отталкиваются от палочки и перемещаются на дальнюю сторону шарика. В результате на ближней к палочке стороне шарика образуется избыток положительного заряда, а на дальней — избыток отрицательного.
3. Притяжение незаряженного тела. Поскольку положительно заряженная сторона шарика находится ближе к палочке, чем отрицательно заряженная, сила притяжения между палочкой и ближней стороной шарика оказывается больше, чем сила отталкивания между палочкой и дальней стороной. В итоге суммарная сила направлена к палочке, и шарик притягивается.
Таким образом, притяжение наблюдается в двух случаях: если шарик заряжен противоположно палочке и если шарик изначально был нейтрален. Следовательно, сделать однозначный вывод о наличии первоначального заряда у шарика нельзя.
Ответ: 2
Источник: ФИПИ