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. Изначально оба электроскопа незаряжены, то есть количество положительных и отрицательных зарядов в них одинаково. Они соединены стальной проволокой, которая является проводником. Это означает, что заряды могут свободно перемещаться между электроскопами.
2. К одному из электроскопов подносят отрицательно заряженную палочку, не касаясь его. Это явление называется электростатической индукцией или влиянием.
3. Поскольку палочка имеет отрицательный заряд, она будет отталкивать свободные отрицательные заряды (электроны) в ближайшем к ней электроскопе. Эти электроны, отталкиваясь от палочки, будут перемещаться по стальной проволоке к другому электроскопу, который находится дальше от палочки.
4. В результате такого перераспределения:
- Электроскоп, к которому поднесли отрицательно заряженную палочку, потеряет часть своих отрицательных зарядов (электронов). Поэтому он приобретет избыток положительных зарядов. Его листочки разойдутся, так как они будут заряжены положительно и будут отталкиваться друг от друга.
- Электроскоп, который находится дальше от палочки, получит избыток отрицательных зарядов (электронов), которые переместились к нему по проволоке. Его листочки также разойдутся, так как они будут заряжены отрицательно и будут отталкиваться друг от друга.
5. Таким образом, один электроскоп будет заряжен положительно, а другой — отрицательно. При этом листочки каждого электроскопа будут иметь одинаковый по знаку заряд.
6. Рассмотрим предложенные рисунки:
- Рисунок 1: На первом электроскопе листочки имеют разные заряды (+ и -), что невозможно, так как листочки одного электроскопа должны иметь одинаковый заряд, чтобы отталкиваться.
- Рисунок 2: На первом электроскопе листочки заряжены положительно (++), а на втором — отрицательно (--). Это соответствует нашему выводу: ближайший к отрицательной палочке электроскоп становится положительным, а удаленный — отрицательным.
- Рисунок 3: На первом электроскопе листочки имеют разные заряды (- и +), что невозможно.
- Рисунок 4: На первом электроскопе листочки заряжены отрицательно (--), а на втором — положительно (++). Это противоречит нашему выводу, так как ближайший к отрицательной палочке электроскоп должен стать положительным.
7. Следовательно, правильное перераспределение зарядов показано на рисунке 2.
Ответ: 2