Номер 2, страница 115 - гдз по физике 10 класс учебник Громыко, Зенькович

От теории к практике

Можно ли при электризации трением зарядить только одно из соприкасающихся первоначально электронейтральных тел?

Решение

Нет, при электризации трением невозможно зарядить только одно из соприкасающихся первоначально электронейтральных тел. Это напрямую противоречит одному из фундаментальных законов природы — закону сохранения электрического заряда.

Рассмотрим этот процесс с точки зрения физики.

1. Изначально оба тела являются электронейтральными. Это означает, что в каждом из них количество положительных зарядов (протонов в ядрах атомов) равно количеству отрицательных зарядов (электронов). Суммарный заряд каждого тела равен нулю, и, следовательно, суммарный заряд всей системы, состоящей из этих двух тел, также равен нулю. Если обозначить начальные заряды тел как $q_1$ и $q_2$, то $q_1 = 0$ и $q_2 = 0$. Общий начальный заряд системы $q_{общ.нач.} = q_1 + q_2 = 0$.

2. Электризация трением — это процесс перераспределения уже существующих зарядов (а именно, электронов) между телами, а не создание новых. При трении часть электронов переходит с одного тела на другое.

3. Согласно закону сохранения электрического заряда, в замкнутой системе алгебраическая сумма зарядов всех тел остается постоянной. Наша система из двух тел является замкнутой (в контексте обмена зарядами). Поэтому, если одно тело потеряет некоторое количество электронов и приобретет положительный заряд $+q$, то второе тело должно принять ровно то же самое количество электронов и приобрести равный по модулю, но противоположный по знаку отрицательный заряд $-q$.

Суммарный заряд системы после электризации будет равен: $q_{общ.кон.} = (+q) + (-q) = 0$. Таким образом, закон сохранения заряда выполняется ($q_{общ.нач.} = q_{общ.кон.} = 0$).

Если бы мы предположили, что зарядилось только одно тело (например, оно получило заряд $q'$), а второе осталось нейтральным (его заряд равен 0), то конечный суммарный заряд системы стал бы равен $q' + 0 = q'$. Это означало бы, что суммарный заряд системы изменился с 0 до $q'$, что невозможно и нарушает закон сохранения заряда.

Ответ: Нет, невозможно. Вследствие закона сохранения электрического заряда при электризации трением двух первоначально нейтральных тел они всегда приобретают равные по модулю и противоположные по знаку заряды.