Номер 2, страница 62 - гдз по физике 8 класс учебник Исаченкова, Громыко

2. Как доказать, что при электризации через влияние заряды частей тела противоположны по знаку?

Доказать, что при электризации через влияние заряды частей тела противоположны по знаку, можно как теоретически, так и экспериментально.

Теоретическое доказательство

Теоретическое доказательство основывается на фундаментальном законе физики — законе сохранения электрического заряда.

Изначально любое проводящее тело электрически нейтрально. Это означает, что алгебраическая сумма всех зарядов в нем равна нулю. Когда к такому телу подносят заряженный объект (не касаясь его), происходит явление электростатической индукции. Электрическое поле внешнего заряда вызывает перераспределение свободных зарядов внутри проводника. В металлах, например, свободные электроны смещаются под действием поля.

В результате на одной части тела возникает избыток свободных зарядов (создается отрицательный заряд), а на другой — их недостаток (создается положительный заряд). Пусть на одной части тела индуцировался заряд $q_1$, а на другой — $q_2$. Поскольку тело является электрически изолированной системой (обмена зарядами с внешней средой не происходит), его суммарный заряд должен остаться неизменным, то есть равным нулю. Таким образом, выполняется равенство:

$q_1 + q_2 = 0$

Из этого математического выражения напрямую следует, что:

$q_1 = -q_2$

Это означает, что индуцированные на частях тела заряды равны по абсолютной величине и противоположны по знаку.

Экспериментальное доказательство

Для экспериментального подтверждения можно провести следующий опыт:

1. Взять два электропроводящих шара, установленных на изолирующих подставках. Привести их в соприкосновение друг с другом. Вместе они представляют собой единый нейтральный проводник.
2. Поднести к одному из шаров, например, отрицательно заряженную эбонитовую палочку (не касаясь шара). Свободные электроны в шарах оттолкнутся от палочки и переместятся на дальний шар. В результате ближний к палочке шар приобретет избыточный положительный заряд, а дальний — избыточный отрицательный заряд.
3. Не убирая палочку, раздвинуть шары. Таким образом, индуцированные заряды окажутся разделены на двух разных телах.
4. Убрать эбонитовую палочку. Теперь один шар заряжен положительно, а другой — отрицательно.
5. Чтобы проверить знаки зарядов, можно воспользоваться электроскопом. Сначала можно зарядить электроскоп известным знаком (например, положительным от стеклянной палочки). Затем поочередно подносить к нему шары. Положительно заряженный шар увеличит угол расхождения лепестков электроскопа, а отрицательно заряженный — уменьшит. Это подтвердит, что шары приобрели заряды противоположных знаков.

Этот опыт наглядно демонстрирует, что на частях изначально нейтрального проводника индуцируются заряды противоположных знаков.

Ответ: Доказательство основано на законе сохранения электрического заряда, согласно которому полный заряд электрически изолированного тела остается равным нулю при перераспределении зарядов внутри него. Это означает, что индуцированные на разных частях тела заряды (обозначим их $q_1$ и $q_2$) в сумме должны давать ноль ($q_1 + q_2 = 0$), следовательно, они равны по модулю и противоположны по знаку ($q_1 = -q_2$). Экспериментально это доказывается с помощью опыта по разделению индуцированных зарядов (например, с двумя соприкасающимися проводящими шарами) и последующей проверки знаков этих зарядов с помощью электроскопа.