Номер 295, страница 52 - гдз по физике 8 класс сборник задач Исаченкова, Слесарь

Объяснение, почему угол отклонения нитей разный

На каждый из трех подвешенных шариков действуют три силы: сила тяжести ($\text{mg}$), направленная вертикально вниз, сила натяжения нити ($\text{T}$), направленная вдоль нити, и горизонтальная сила электрического отталкивания ($F_e$) со стороны большого положительно заряженного шара. Поскольку шарики отталкиваются от положительно заряженного шара, они также имеют положительный заряд.

Каждый шарик находится в равновесии. Из условия равновесия следует, что тангенс угла отклонения нити от вертикали, $\alpha$, пропорционален отношению электрической силы к силе тяжести: $\tan \alpha = \frac{F_e}{mg}$. Так как шарики одинаковы (имеют одинаковую массу $\text{m}$ и заряд $\text{q}$), угол отклонения зависит только от величины электрической силы $F_e$.

Согласно закону Кулона, сила электрического взаимодействия $F_e$ обратно пропорциональна квадрату расстояния $\text{r}$ между взаимодействующими зарядами: $F_e \sim \frac{1}{r^2}$. Шарик $q_1$ находится на наименьшем расстоянии от большого шара, а шарик $q_3$ — на наибольшем. Следовательно, сила отталкивания, действующая на шарик $q_1$, является максимальной, а на шарик $q_3$ — минимальной. Поэтому и угол отклонения для шарика $q_1$ будет наибольшим, а для $q_3$ — наименьшим.

Ответ: Угол отклонения нитей разный, потому что сила электрического отталкивания, действующая на шарики со стороны большого шара, зависит от расстояния до него. Чем ближе шарик, тем больше сила отталкивания и, следовательно, больше угол отклонения нити.

Свойство электрического поля, которое иллюстрирует рисунок

Данный опыт показывает, что большой заряженный шар создает вокруг себя электрическое поле. Сила, с которой это поле действует на помещенные в него заряды (маленькие шарики), зависит от их положения в пространстве. Поскольку сила отталкивания уменьшается с увеличением расстояния от большого шара, это означает, что и напряженность (сила) электрического поля также ослабевает по мере удаления от создающего его заряда.

Ответ: Рисунок иллюстрирует свойство электрического поля, заключающееся в том, что его напряженность (сила) уменьшается с увеличением расстояния от источника поля (заряда).