Электризация тел
Для решения задания № 11 ОГЭ по физике требуется понимание явления электризации, а также знание понятий и процессов, сопутствующих ему. Вся необходимая информация изложена в разделе теории к заданию.
Теория к заданию №11 ОГЭ по физике
Элементарный заряд
Элементарным зарядом называют минимальную порцию эл.заряда, которой характеризуются долгоживущие свободные частицы. Таким зарядом обладают в первую очередь электрон и протон. Элементарный заряд обозначают лат.буквой «е», по аналогии с обозначением величины электрона.
Величина элементарного заряда составляет 1,6·10–19 Кл (кулон).
Такой заряд может быть положительным и отрицательным. Отрицательным принято считать заряд электрона, положительным – заряд протона.
Электризация тел
Электризация – это процесс перераспределения зарядов в физ.телах, который приводит к преобладанию в них положительных либо отрицательных эл.зарядов. При этом если преобладает положит.заряд, значит, из атомов было выбито некоторое кол-во электронов и суммарный заряд протонов превышает суммарный заряд электронов. Преобладание отрицат.заряда указывает на избыток электронов.
Электризация может быть осуществлена:
- посредством трения (т.е. непосредственного механического контакта двух физ.тел);
- за счет электропроводности (при прикосновении заряженного металлического тела к нейтральному металлическому же);
- через влияние (при поднесении к нейтральному металлич.стержню заряженного тела).
Зарядить можно пластмассу (или эбонит, или фольгу), потерев о шерсть, стекло – о шелк, и др.
При поднесении в нейтральному физ.телу заряженного, происходит перераспределение в нем заряженных частиц таким образом, что в его части, наиболее близко расположенной возле заряженного тела, будут сконцентрированы заряженные частицы противоположного знака, а в части наиболее удаленной – частицы того же знака. Например, если к нейтральному телу поднести отрицательно заряженное, то в той его части, которая размещена ближе всего к заряженному телу, соберутся положительно заряженные частицы, а в противоположной – отрицательно заряженные.
Электроскоп
Электроскоп – прибор для обнаружения заряженных физ.тел, а также для сравнения их зарядов.
Электроскоп имеет металлический корпус. Передняя и задняя – видимые, использующиеся для наблюдения – стенки выполнены из стекла. Внутри устройства вставлен металлический стержень, на конце которого прикреплены легкоподвижные «лепестки» (обычно из алюминия). Лепестки предназначены для реагирования на контакт с заряженными физ.телами; они взаимно отталкиваются, когда им передается часть заряда от заряженного тела, с которым контактирует прибор. Контакт обеспечивается прикосновением к верхней (наружной) части стержня. При таком контакте лепестки отклоняются от своего состояния равновесия. В равновесии (когда электроскоп автономен, т.е. не контактирует с заряженным телом) лепестки находятся в вертикальном – отвесном – положении. При этом угол отклонения лепестков будет тем большим, чем больше заряд физ.тела, с которым контактирует электроскоп.
Стержень электроскопа отделен от его корпуса втулкой (пробкой) из пластмассы или другого материала, являющегося диэлектриком.
Закон сохранения заряда
Алгебраическая (числовая) сумма зарядов физ.тел в замкнутой электрической системе не изменяется. Это означает, что заряды могут перераспределяться между телами, но теряться – т.е. перетекать вне системы – не могут.
Разбор типовых вариантов заданий №11 ОГЭ по физике
Демонстрационный вариант 2018
[su_note note_color=»#defae6″]
Металлическая пластина, имевшая положительный заряд, по модулю равный 10 е, при освещении потеряла шесть электронов. Каким стал заряд пластины?
- +4 е
- – 4 е
- +16 е
- – 16 е
[/su_note]
Алгоритм решения:
- Анализируем условие. Определяем, что произойдет при потере 6 электронов.
- Находим величину заряда пластины после потери 6 электронов.
Решение:
- По условию пластина имеет положительный заряд. Это возможно в случае, когда существует нехватка электронов и преобладает заряд атомных ядер. Если же пластина потеряла часть своих электронов, то это может означать только одно: положит.заряд атомных ядер преобладает еще больше, т.е. пластина будет иметь еще больший положительный заряд.
- Изначально заряд составлял 10е. Потеря 6 электронов означает, что разница в кол-ве протонов и электронов станет равной 10е+6е=+16е. Полученный результат соответствует варианту ответа 3.
Ответ: 3
Первый вариант (Камзеева, № 3)
[su_note note_color=»#defae6″]
Подвешенный на тонкой нити легкий пластмассовый шарик притягивается к поднесенной положительно заряженной палочке. Что можно сказать о заряде шарика?
А. Шарик не заряжен.
Б. Шарик имеет избыточный отрицательный заряд.
- Верно только А
- Верно только Б
- Оба утверждения верны
- Оба утверждения неверны
[/su_note]
Алгоритм решения:
- Анализируем условие в контексте утверждения А. Определяем его истинность.
- Анализируем условие в контексте утверждения Б. Определяем его истинность.
- Находим правильный вариант ответа.
Решение:
- Если шарик не заряжен, то при поднесении к нему заряженной положительной палочки произойдет электризация через влияние. И теперь шарик находится в эл.-статическом поле палочки. В результате в части шарика, близкой к палочке, скопятся отрицательные заряды, а с противоположной его стороны – положительные.
Поскольку расстояние между частью шарика со скопившимися отрицательными зарядами и палочкой меньше, чем между областью шарика со скопившимися положительными зарядами и палочкой, то сила притяжения шарика и палочки будет больше, чем сила их отталкивания. Это означает, что шарик будет притягиваться к палочке, что и оговорено в условии. Следовательно, утверждение А верно.
Если предположить, что у шарика имеется избыточный отрицат.заряд, то при поднесении к нему положит.заряженной палочки тем более будет происходить притяжение шарика к ней. Следовательно, утверждение Б верно.
Итак, оба утверждения верны. Это соответствует варианту ответа №3.
Ответ: 3.
Второй вариант (Камзеева, № 5)
[su_note note_color=»#defae6″]
Незаряженный электроскоп 1 соединили деревянным стержнем с таким же отрицательно заряженным электроскопом 2. (см. рис.).
При этом
- второй электроскоп разрядится
- первый электроскоп приобретет положительный заряд
- первый электроскоп останется незаряженным
- оба электроскопа станут отрицательно заряженными
[/su_note]
Алгоритм решения:
- Анализируем условие и, соответственно, происходящие процессы.
- Делаем вывод относительно правильного варианта ответа.
Решение:
- Соединяет электроскопы дерево, которое является диэлектриком. Для зарядки незаряженного электроскопа требуется контакт с проводником. Только в этом случае избыточные заряды будут перебегать от заряженного прибора к незаряженному. Однако сухое дерево проводником не является
- Вывод: Электроскоп 1 при оговоренных условиях зарядить не представляется возможным. Следовательно, правильным вариантом ответа является №3.
Ответ: 3
Третий вариант (Камзеева, № 10)
[su_note note_color=»#defae6″]
Металлический шарик 1, имеющий заряд +q, приводят поочередно в соприкосновение с двумя такими же шариками 2 и 3, имеющими соответственно заряды –2q и +q. (Все шарики укреплены на изолирующих подставках.)
Какой заряд в результате останется на шарике 2?
- –q
- +q/2
- +q/4
- –q/2
[/su_note]
Алгоритм решения:
- Определяем, какой заряд окажется на шариках 1 и 2 после их взаимодействия.
- Определяем, какой заряд окажется на шариках 1 и 3 после их взаимодействия.
Решение:
- При взаимодействии, описанном в условии, выполняется з-н сохранения заряда. Найдем суммарный заряд системы зарядов 1 и 2: +q+(–2q)=–q. Известно, что поскольку шарики одинаковы (по условию), то после взаимодействия заряды распределятся в них поровну. Это означает, что станет:
. - При взаимодействии шариков 1 и 3 их суммарный заряд станет равным:
. В результате касания заряды на шариках перераспределятся поровну и станут равными: 
. Это соответствует варианту ответа №3.
Ответ: 3
В 10 номере решение подойдёт только при условии, что требуется найти конечный заряд на 3 шарике, а требуется найти конечный заряд на 2 шарике. В ответе должно получиться -q/2.