Задача 9. Два незаряженных электроскопа соединили стальной проволокой. Затем к одному из электроскопов поднесли, не касаясь, отрицательно заряженную палочку. При этом листочки на обоих электроскопах разошлись. На каком из рисунков 1–4 показано правильное перераспределение зарядов на листочках электроскопов?
Решение:
1. Начальное состояние: Изначально оба электроскопа незаряжены, то есть количество положительных и отрицательных зарядов в них одинаково. Они соединены стальной проволокой, которая является проводником. Это означает, что электроскопы и проволока образуют единую проводящую систему.
2. Поднесение отрицательно заряженной палочки: Когда к одному из электроскопов подносят отрицательно заряженную палочку, происходит явление электростатической индукции (или влияния). Отрицательно заряженная палочка отталкивает свободные электроны (которые имеют отрицательный заряд) в проводящей системе.
3. Перераспределение зарядов:
- Электроны, отталкиваемые палочкой, будут перемещаться как можно дальше от неё. Поскольку электроскопы соединены проволокой, электроны будут перемещаться от электроскопа, к которому поднесли палочку, к другому электроскопу.
- В результате, электроскоп, к которому поднесли отрицательно заряженную палочку, потеряет часть своих свободных электронов и станет заряжен положительно.
- Другой электроскоп, к которому переместились электроны, приобретёт избыток отрицательных зарядов и станет заряжен отрицательно.
4. Расходятся листочки: Листочки электроскопа расходятся, когда они приобретают одноимённый заряд.
- На первом электроскопе (к которому поднесли палочку) листочки разойдутся, так как они станут положительно заряженными и будут отталкиваться друг от друга.
- На втором электроскопе листочки разойдутся, так как они станут отрицательно заряженными и будут отталкиваться друг от друга.
5. Анализ рисунков:
- Рисунок 1: На первом электроскопе показаны и положительные, и отрицательные заряды, а на втором — тоже. Это не соответствует перераспределению зарядов при индукции, когда один электроскоп становится положительным, а другой — отрицательным.
- Рисунок 2: На первом электроскопе показаны только положительные заряды, а на втором — только отрицательные. Это соответствует нашему выводу: электроскоп, к которому поднесли отрицательную палочку, становится положительным (электроны от него ушли), а другой электроскоп становится отрицательным (электроны к нему пришли). Листочки на обоих электроскопах разойдутся, так как они приобрели одноимённые заряды.
- Рисунок 3: На первом электроскопе показаны отрицательные и положительные заряды, а на втором — тоже. Это неверно.
- Рисунок 4: На первом электроскопе показаны только отрицательные заряды, а на втором — только положительные. Это противоположно правильному перераспределению. Отрицательная палочка отталкивает электроны, поэтому электроскоп, к которому её поднесли, должен стать положительным.
Вывод: Правильное перераспределение зарядов показано на рисунке 2.
Ответ: 2