Як змінилася сила електричної взаємодії між кульками після їх з єднання провідником?

Kobra

33

При з"єднанні двох кульок провідником, сила електричної взаємодії між ними змінюється внаслідок розподілу зарядів на їх поверхнях.

На початку, коли кульки не з"єднані провідником, вони мають неподілений заряд. Це означає, що кожна кулька має свій власний заряд (наприклад, кулька А має заряд \(Q_1\), а кулька Б має заряд \(Q_2\)). Згідно закону Кулона, сила електричної взаємодії між ними визначається формулою:

\[F = \dfrac{k \cdot |Q_1 \cdot Q_2|}{r^2}\]

де \(F\) - сила електричної взаємодії, \(k\) - електростатична стала, \(Q_1\) та \(Q_2\) - заряди кульок, \(r\) - відстань між кульками.

При з"єднанні кульок провідником, внутрішня частина провідника стає спільною для обох кульок. Це означає, що заряд, який був на кульці А, розподіляється між кулькою А і провідником, а заряд кульки Б також розподіляється між кулькою Б і провідником. Оскільки провідник є нейтральним, то сумарний заряд кульок після з"єднання залишається незмінним (тобто \(Q_1 + Q_2\) залишається тим самим).

За законом збереження заряду, сумарний заряд кульок після з"єднання дорівнює сумарному заряду до з"єднання. Отже, \(Q_1 + Q_2\) залишається незмінним.

Оскільки сила електричної взаємодії між кульками залежить від заряду кульок, то після з"єднання сила електричної взаємодії також змінюється. Вона стає меншою, оскільки заряди стають розподіленими між кульками і провідником.

Процес розподілу зарядів можна пояснити таким чином: під час з"єднання, заряди на кульках стараються розподілитися рівномірно, тому заряди починають перекочувати з однієї кульки на іншу через провідник. Цей процес триває доти, поки заряди на кульках і провіднику не досягнуть рівноваги.

Отже, після з"єднання, сила електричної взаємодії між кульками зменшується. В якій саме пропорції ця сила змінюється, залежить від співвідношення зарядів на кульках та відстані між ними. Наприклад, якщо кулька А має великий по модулю заряд, а кулька Б має невеликий по модулю заряд, то сила електричної взаємодії буде ближче до сили, що виникає за наявності однорідного заряду на кульці.

Метою з"єднання кульок провідником може бути також зменшення сили електричної взаємодії до такої величини, що вона буде малозначною або навіть зникаючою. Це можливо, якщо розподіл заряду на кульках і провіднику здійснюється таким чином, що сумарний заряд кульок після з"єднання дорівнює нулю. У такому випадку, сила електричної взаємодії буде дорівнювати нулю. Однак, такі ситуації відбуваються рідко, і зазвичай сила електричної взаємодії після з"єднання все ж зменшується, але залишається відмінною від нуля.

Сподіваюся, ця детальна відповідь допоможе вам зрозуміти, як змінюється сила електричної взаємодії між кульками після їх з"єднання провідником. Якщо у вас є ще якісь запитання, будь ласка, звертайтесь!