Как объяснить следующие задачи по физике?

1. Металлический шар находится в однородном электростатическом поле. Сравните потенциалы точек 1 и 2 шара.

   • А. φ1 = φ2
   • Б. φ1 > φ2
   • В. φ1 < φ2

   Ответ будет Б, но как объяснить?

2. В электростатическое поле отрицательного заряда –q внесено неза-ряженное тело из металла, а затем разделено на части М и N. Какими электрическими зарядами обладают части тела М и N после разделения?

   • A. М — положительным, N — отрицательным.
   • Б. М — отрицательным, N — положительным.

3. Диэлектрическая проницаемость воды равна 81. Как нужно изменить величину каждого из двух одинаковых точечных положительных зарядов, чтобы при погружении их в воду сила взаимодействия зарядов при том же расстоянии между ними была такой же, как первоначально в вакууме?

   • A. Увеличить в 9 раз.
   • Б. Уменьшить в 9 раз.
   • В. Уменьшить в 81 раз.

Физика 11 класс Электростатика физика 11 класс электростатическое поле металлический шар потенциал электрические заряды диэлектрическая проницаемость взаимодействие зарядов задачи по физике объяснение задач физические явления Новый

Давайте разберем каждую из задач по порядку.

Задача 1: Металлический шар находится в однородном электростатическом поле. Мы сравниваем потенциалы в точках 1 и 2 шара.

Ответ: Б. φ1 > φ2.

Объяснение:

• Металлический шар в электростатическом поле будет иметь распределение заряда на своей поверхности. Внешнее поле заставляет свободные электроны перемещаться, что приводит к образованию положительного заряда с одной стороны шара и отрицательного с другой.
• В однородном электростатическом поле потенциал зависит от расстояния до источника поля. Так как одна сторона шара будет находиться ближе к положительному источнику поля, то на этой стороне потенциал будет выше.
• Таким образом, если точка 1 находится ближе к положительному заряду, а точка 2 дальше, то мы можем заключить, что φ1 > φ2.

Задача 2: В электростатическое поле отрицательного заряда –q внесено неразряженное тело из металла, а затем оно разделено на части М и N. Каковы заряды частей М и N после разделения?

Ответ: А. М — положительным, N — отрицательным.

Объяснение:

• Когда неразряженное металлическое тело помещается в электростатическое поле, свободные электроны внутри металла начинают перемещаться к положительному полю, создаваемому отрицательным зарядом. Это приводит к тому, что одна часть тела (например, часть, которая ближе к отрицательному заряду) приобретает избыток электронов и становится отрицательной (часть N).
• В то же время другая часть тела (часть M), находящаяся дальше от отрицательного заряда, теряет электроны и становится положительной.
• Таким образом, после разделения части М и N будут обладать зарядами, как указано в ответе: М — положительным, N — отрицательным.

Задача 3: Диэлектрическая проницаемость воды равна 81. Как нужно изменить величину каждого из двух одинаковых точечных положительных зарядов, чтобы при погружении их в воду сила взаимодействия зарядов при том же расстоянии между ними была такой же, как первоначально в вакууме?

Ответ: В. Уменьшить в 81 раз.

Объяснение:

• Сила взаимодействия двух точечных зарядов в вакууме определяется законом Кулона: F = k * (q1 * q2) / r^2, где k — коэффициент пропорциональности в вакууме.
• Когда заряды помещаются в диэлектрик, такой как вода, сила взаимодействия уменьшается на коэффициент диэлектрической проницаемости (ε). В нашем случае ε = 81.
• Для того чтобы сила взаимодействия осталась прежней, необходимо уменьшить величину каждого из зарядов так, чтобы новое значение силы взаимодействия стало равно старому значению в вакууме.
• Это означает, что необходимо уменьшить каждый заряд в 81 раз, чтобы сила взаимодействия в воде была такой же, как в вакууме.

Таким образом, мы получили ответы на все три задачи и объяснили их с помощью законов физики.