Номер 2, страница 160 - гдз по физике 10 класс учебник Громыко, Зенькович

2. Металлический шар, заряд которого $q = -4.8 \cdot 10^{-11}$ Кл, привели в соприкосновение с таким же незаряженным шаром. Определите число избыточных электронов, оставшихся на первом шаре.

Дано:

Начальный заряд первого шара: $q_1 = -4.8 \cdot 10^{-11}$ Кл
Начальный заряд второго шара: $q_2 = 0$ Кл
Элементарный заряд (заряд электрона): $e = -1.6 \cdot 10^{-19}$ Кл

Найти:

$N_1'$ — число избыточных электронов на первом шаре после соприкосновения.

Решение:

Согласно закону сохранения электрического заряда, при соприкосновении двух проводящих тел их суммарный заряд остается постоянным. Так как в задаче указано, что металлические шары одинаковые, то после их соприкосновения и последующего разъединения общий заряд распределится между ними поровну.

1. Сначала найдем общий заряд системы из двух шаров до их соприкосновения:

$Q_{общ} = q_1 + q_2$

$Q_{общ} = -4.8 \cdot 10^{-11} \text{ Кл} + 0 = -4.8 \cdot 10^{-11} \text{ Кл}$

2. После соприкосновения этот общий заряд равномерно распределится между двумя шарами. Заряд каждого шара станет равен половине общего заряда. Найдем заряд первого шара после соприкосновения ($q_1'$):

$q_1' = \frac{Q_{общ}}{2} = \frac{-4.8 \cdot 10^{-11} \text{ Кл}}{2} = -2.4 \cdot 10^{-11} \text{ Кл}$

3. Отрицательный заряд тела обусловлен избытком электронов. Заряд любого тела кратен элементарному заряду $e$. Таким образом, заряд на первом шаре после соприкосновения можно выразить через число избыточных электронов $N_1'$:

$q_1' = N_1' \cdot e$

4. Из этой формулы выразим и рассчитаем искомое число избыточных электронов $N_1'$:

$N_1' = \frac{q_1'}{e}$

$N_1' = \frac{-2.4 \cdot 10^{-11} \text{ Кл}}{-1.6 \cdot 10^{-19} \text{ Кл}} = 1.5 \cdot 10^{-11 - (-19)} = 1.5 \cdot 10^{8}$

Ответ: число избыточных электронов, оставшихся на первом шаре, равно $1.5 \cdot 10^8$.