Номер 5, страница 59 - гдз по физике 8 класс учебник Исаченкова, Громыко

5. Как можно уменьшить электрический заряд на проводящем теле (металлическом шарике) ровно вдвое? В четыре раза?

Уменьшить электрический заряд на проводящем теле можно, приводя его в контакт с другими такими же, но незаряженными проводящими телами. Этот процесс основан на законе сохранения электрического заряда и на свойстве проводников перераспределять заряд при соприкосновении. Если два (или более) одинаковых по форме и размеру проводящих тела соприкасаются, то их суммарный заряд разделится между ними поровну.

Как можно уменьшить электрический заряд на проводящем теле (металлическом шарике) ровно вдвое?

Чтобы уменьшить заряд на металлическом шарике в два раза, необходимо выполнить следующие действия:
1. Взять исходный заряженный шарик, пусть его заряд равен $q$.
2. Взять второй, точно такой же по размеру и материалу металлический шарик, но электрически нейтральный (незаряженный, с зарядом равным 0).
3. Привести шарики в соприкосновение друг с другом.
4. В момент контакта общий заряд системы, согласно закону сохранения заряда, равен $q_{общ} = q + 0 = q$. Этот заряд из-за подвижности свободных электронов в металлах перераспределится между двумя одинаковыми шариками. Так как шарики идентичны, заряд разделится поровну.
5. После разделения на каждом шарике останется заряд, равный половине начального: $q' = \frac{q_{общ}}{2} = \frac{q}{2}$.
6. Развести шарики на достаточное расстояние, чтобы они больше не влияли друг на друга. Заряд на исходном шарике станет в два раза меньше.

Ответ: Необходимо привести заряженный шарик в соприкосновение с точно таким же, но незаряженным шариком. После их разделения заряд исходного шарика уменьшится вдвое.

В четыре раза?

Чтобы уменьшить заряд в четыре раза, можно использовать два основных подхода.

Подход 1: Последовательное деление.
Этот метод заключается в двукратном повторении процедуры, описанной выше.
1. Сначала нужно уменьшить заряд вдвое. После первого контакта с незаряженным шариком заряд на исходном шарике станет равен $q_1 = \frac{q}{2}$.
2. Затем нужно взять еще один точно такой же незаряженный шарик (третий по счету).
3. Привести исходный шарик (с его текущим зарядом $q_1 = \frac{q}{2}$) в соприкосновение с этим новым незаряженным шариком.
4. Общий заряд этой пары шариков составит $q_{общ2} = \frac{q}{2} + 0 = \frac{q}{2}$. Он снова разделится поровну.
5. После разделения на исходном шарике останется заряд $q_2 = \frac{q_{общ2}}{2} = \frac{q/2}{2} = \frac{q}{4}$.
Таким образом, выполнив операцию деления заряда дважды с двумя разными незаряженными шариками, мы уменьшим начальный заряд в четыре раза.

Подход 2: Одновременный контакт.
Этот метод является более быстрым.
1. Взять исходный заряженный шарик с зарядом $q$.
2. Взять еще три точно таких же незаряженных шарика.
3. Привести все четыре шарика (один заряженный и три незаряженных) в одновременное соприкосновение друг с другом.
4. Общий заряд системы, равный $q$, равномерно распределится между четырьмя одинаковыми проводящими шариками.
5. На каждом из четырех шариков окажется заряд, равный $q' = \frac{q}{4}$.
6. После разделения шариков заряд исходного шарика станет в четыре раза меньше первоначального.

Ответ: Можно либо дважды повторить процедуру уменьшения заряда вдвое (каждый раз используя новый идентичный незаряженный шарик), либо привести заряженный шарик в одновременный контакт с тремя такими же незаряженными шариками.