Номер 251, страница 46 - гдз по физике 8 класс сборник задач Исаченкова, Слесарь

Решение

Правильным является ответ б).

При соприкосновении отрицательно заряженной палочки с однородным металлическим шаром часть избыточных электронов с палочки переходит на шар, так как металлы являются проводниками и содержат свободные электроны, способные перемещаться. В результате шар приобретает суммарный отрицательный заряд.

После того как палочку убирают, на шаре остается избыточный отрицательный заряд. Поскольку одноименные заряды отталкиваются, эти избыточные электроны будут стремиться расположиться как можно дальше друг от друга под действием кулоновских сил отталкивания. Такое распределение соответствует состоянию с минимальной потенциальной энергией.

В проводнике в состоянии электростатического равновесия весь избыточный заряд всегда располагается на его внешней поверхности. Это связано с тем, что если бы заряд находился внутри объема, то он создавал бы электрическое поле, которое заставляло бы свободные заряды двигаться. Равновесие наступает тогда, когда движение зарядов прекращается, что возможно только при условии, что напряженность электрического поля внутри проводника равна нулю ($E_{внутри} = 0$), а это, в свою очередь, означает отсутствие избыточных зарядов в объеме.

Так как шар имеет симметричную сферическую форму и в условии не говорится о влиянии внешних полей, то для достижения максимального удаления друг от друга заряды распределятся по его поверхности равномерно. Любое неравномерное распределение на поверхности создало бы касательную составляющую электрического поля, которая перемещала бы заряды до тех пор, пока распределение не стало бы равномерным.

Таким образом, избыточный заряд распределится равномерно по поверхности шара.

Ответ: б) равномерно по поверхности шара.