Заряженные шарики

Автор
Сообщение
Letfly
#4468 2011-01-08 22:31 GMT

Два металлических шарика, находящихся на расстоянии, большом по сравнению с их размерами, притягиваются друг к другу, причем известно, что один из них обладает втрое большим зарядом. Как измениться сила их взаимодействия, если шарики привести в соприкосновение, а потом отдалить их на прежнее расстояние.

Помогите разъяснить следующие выводы:

Как я понимаю, шарики разных зарядов, так как они притягиваются. Пусть заряд одного q второго 3q. Правильно ли я понимаю, что в одном шарике некоторое количество свободных электронов (отр. заряд), а в другом - в три раза больше "свободных" протонов. Могут ли вообще быть свободные протоны? Если нет, то как может шарик иметь положительный заряд? Далее в ответе указано, что после соприкосновение происходит частичная нейтрализация заряда, и заряды обоих шариков приобретают одинаковый знак и по модулю равны меньшему первоначальному заряду q, и сила отталкивания будет втрое меньше первоначальной силы притяжения. Мне здесь не понятны две вещи. 1 - почему меньший заряд q просто меняет знак? По моему после прикосновения меньший заряд должен нейтрализоваться, а он меняет знак. 2- куда девается большая часть заряда 3q при соприкосновении? Т.е. было q и 3q а стало q и q, куда девались еще 2q?

Извините, если вопрос глупый.


отредактировал(а) Letfly: 2011-01-08 22:37 GMT
iskander
#4469 2011-01-08 23:07 GMT

В данной задаче не предполагаются рассуждения о свободных электронах и протонах, для этого есть другие разделы физики, здесь просто применение закона Кулона. Пусть есть заряды \(+q\) и \(-3q\). Так как расстояние между шариками существенно больше их радиусов - принимаем шарики материальными точками и дальше их размерами не интересуемся. Можем написать закон Кулона для начальной ситуации. Теперь соединим и снова разъединим шарики на прежнее расстояние. При соприкосновении заряд \(+q\) и \(-q\) скомпенсируются (например электроны со второго шара перетекут на первый) и останется общий заряд \(-2q\) и шары получат заряды по \(-q\) и мы снова можем применить закон Кулона и составить отношения полученных величин поделив левые и правые части равенств друг на друга, ясно, что это соотношение будет равно \(\frac{3q^2}{q^2}=3\).

Надо иметь в виду, что во втором случае будем иметь силу отталкивания и отношение сил равное 3, это по модулю, если учитывать направление сил, то их отношение равно -3.

Letfly
#4471 2011-01-09 09:42 GMT

#4469 iskander :

При соприкосновении заряд \(+q\) и \(-q\) скомпенсируются (например электроны со второго шара перетекут на первый) и останется общий заряд \(-2q\) и шары получат заряды по \(-q\).

Спасибо, теперь ясно.