Решение задач. Электростатика

1.

РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ
ЭЛЕКТРОСТАТИКА

2.

Закон сохранения электрического заряда
формулируется следующим образом:
В замкнутой системе алгебраическая сумма
зарядов всех частиц остаётся неизменной:
q1 + q2 + q3 + ... + qn = const
где
q1, q2 и т.д. – заряды частиц.

3.

1. Определите заряжены ли и каковы знаки зарядов
тел 1 и 2, которые взаимодействуют так, как показано
на рисунке.

4.

2. К отрицательно заряженному электроскопу
поднесли заряженную палочку и коснулись шарика.
Листочки электроскопа разошлись сильнее. Что
можно сказать о заряде палочки?
3. Две гильзы, подвешенные на шелковых нитях,
притянулись друг к другу и после соприкосновения
оттолкнулись. Объясните это явление.

5.

• Пример решения задач
Задача № 1. Есть два абсолютно одинаковых металлических шарика,
заряды которых равны соответственно 3q и −5q. Какими станут их
заряды после соприкосновения?
Решение.
В этом конкретном примере можно использовать основную формулу
сохранения заряда. Применив ее, получим следующее: q1+q2=q1′+q2′
q1+q2 q1​+q2​ — сумма зарядов до соприкосновения; q1′+q2′ q1′​+q2′​ —
сумма зарядов после соприкосновения.
Согласно закону сохранения электрического заряда эти обе суммы
должны быть равны друг другу. Исходя из того, что шарики
одинаковые, можно сказать, что после соприкосновения они
обменяются зарядами так, что: q1′=q2′=q′

6.

• Пример решения задач
Задача № 1. Есть два абсолютно одинаковых
металлических шарика, заряды которых равны
соответственно 3q и −5q. Какими станут их заряды после
соприкосновения?
Решение.
Далее:
q1′+q2′=q′+ q′=2q′
⇒ q′=(q1′+q2′)/2=(q1+q2)/2
Берем в расчет и то, что один шарик заряжен положительно,
а другой – отрицательно.
Получаем:
q′=(3q−5q)/2
q′=−q
Ответ:
после соприкосновения шаров их заряды станут −q

7.

• Пример решения задач
Задача № 2. Два одинаковых металлических
шарика зарядили одноименными зарядами +q и
+4q, привели в соприкосновение, а потом развели.
Чему стал равен заряд каждого шарика?
Решение. До соприкосновения суммарный заряд:
+q +4q =5q.
При соприкосновении общий заряд qобщ. = +5q
поделится пополам, т.к. шарики одинаковые:
q'1 = q'2= +5q /2 = + 2,5q.
если тела одинаковые и оба из одного материала - значит
просто перераспределяем заряд

8.

4. На рисунке изображены два одинаковых электрометра. Шар электрометра А заряжен отрицательно и
показывает 5 единиц заряда, шар электрометра Б не заряжен. Каковы будут показания электрометров, если их
шары соединить тонкой алюминиевой проволокой?

9.

5. На рисунке изображены два одинаковых
электрометра,
шары
которых
имеют
заряд
противоположных знаков. Каковы будут показания
обоих электрометров, если их шары соединить тонкой
медной проволокой?

10.

6. На рисунке изображены два одинаковых
электрометра,
шары
которых
имеют
заряд
противоположных знаков. Каковы будут показания
обоих электрометров, если их шары соединить тонкой
медной проволокой?
Решение.
При соединении шаров тонкой
медной проволокой произойдёт
перераспределение зарядов,
положительный заряд в 5 ед. будет
частично скомпенсирован
отрицательным зарядом в 2 ед.,
тем самым останется
положительный заряд в 3 ед.,
который разделится между
шарами пополам, раз они
одинаковые. Электрометры будут
показывать 1,5 ед. (+)

11.

7. На рисунке изображены два одинаковых
электрометра. Шар электрометра А заряжен
отрицательно и показывает 7 единиц заряда, шар
электрометра Б заряжен положительно и показывает 2
единицы
заряда.
Каковы
будут
показания
электрометров, если их шары соединить тонкой
алюминиевой проволокой?

12.

8. На рисунке изображены два одинаковых
электрометра. Шар электрометра А заряжен
отрицательно и показывает 9 единиц заряда, а шар
электрометра Б не заряжен. Каково будет показание
электрометра Б, если их шары соединить тонкой
стеклянной палочкой?

13.

9.
Одному
из
двух
одинаковых
металлических шариков сообщили заряд -8q,
другому — заряд -2q. Затем шарики соединили
проводником. Какими станут заряды шариков
после соединения?
10. Имеются два одинаковых проводящих
шарика. Одному из них сообщили
электрический заряд +10q, другому −2q. Затем
шарики привели в соприкосновение и развели
на прежнее расстояние. Какими стали заряды у
шариков после соприкосновения?

14.

• Пример решения задач
Задача № 2. Определите состав ядра атома
азота 147N, заряд ядра.
Решение. В состав ядра входят 7 положительно
заряженных частиц – протонов, 7 нейтральных –
нейтронов, всего частиц в ядре 14. Заряд ядра q =
z•q0, где z – число протонов, q0 – заряд протона:
q = 7• 1,6 • 10−19 Кл= 1,12 • 10−18 Кл.

15.

11. Где в атоме сосредоточен положительный заряд? Отрицательный
заряд?
12. Электронная оболочка нейтрального атома кислорода содержит 8
электронов. Сколько протонов в ядре атома кислорода? Какой заряд
ядра атома кислорода?
13. В ядре нейтрального атома азота находится 14 частиц.
Электронные оболочки атома содержат 7 электронов. Каков заряд
атома азота?

16.

14.Два одинаковых шарика обладают
зарядами 8 нКл и -4 нКл. Шарики приводят в
соприкосновение и разводят на прежние
места. Как изменилась сила взаимодействия
этих зарядов (заряженных шариков)?
15. С какой силой взаимодействуют два
заряда по 10 нКл, находящиеся на расстоянии
3 см друг от друга?

17.

17. Два шарика, расположенные на расстоянии 10 см
друг от друга, имеют одинаковые отрицательные
заряды и взаимодействуют с силой 0, 23 мН. Найти
число избыточных электронов на каждом шарике.