Исследуйте, как на металлическом шаре, надетом на стержень электрометра, уменьшить заряд в 2 раза, используя другой таких же размеров незаряженный шар из металла. Можно ли выполнить эти задания, если шары будут из стекла?

Для решения задачи важно понять физические принципы, связанные с распределением электрического заряда между проводниками и изоляторами. Рассмотрим основные теоретические аспекты.

1. Электрический заряд и проводники
   Металлы являются хорошими проводниками электрического заряда. Это связано с наличием свободных электронов, которые способны свободно перемещаться внутри материала. Если два металлических проводника соприкасаются, то заряд между ними перераспределяется, стремясь к состоянию равновесия. В состоянии равновесия заряд на каждом проводнике будет одинаковым, если их размеры и форма идентичны.

2. Принцип перераспределения зарядов
   Когда два проводника соединены, их заряды перераспределяются пропорционально их электрической емкости. Для одинаковых сферических проводников их емкость идентична, поэтому при соединении заряд между ними распределяется поровну. Если один из шаров был заряжен, а другой незаряжен, то после контакта общий заряд разделится поровну между этими двумя шарами.

3. Электрическая емкость сферического проводника
   Емкость сферического проводника определяется как $ C = 4 \pi \varepsilon_0 R $, где:

   • $ C $ — электрическая емкость,
   • $ \varepsilon_0 $ — электрическая постоянная,
   • $ R $ — радиус сферы. Для двух сфер одинакового размера их емкость будет одинаковой.

4. Процесс уменьшения заряда
   Если на первом металлическом шаре имеется заряд $ Q $, а второй шар незаряжен ($ Q_2 = 0 $), то при их соприкосновении заряд перераспределится. После этого каждый шар будет иметь заряд, равный $ Q/2 $ (пополам). Таким образом, заряд первого шара уменьшится в два раза.

5. Особенности стеклянных шаров
   Стекло является диэлектриком, то есть материалом, который не проводит электрический ток из−за отсутствия свободных электронов. Заряд на стеклянной поверхности распределяется локально и не может свободно перемещаться. Если стеклянный шар соприкоснётся с металлическим шаром, заряд не перераспределится, так как нет проводимости между материалами. Поэтому использование стеклянного шара для уменьшения заряда металлического невозможно.

6. Контакт и перераспределение заряда
   Для перераспределения заряда между проводниками важно, чтобы они находились в непосредственном контакте. Кроме того, проводники должны быть из материала, который позволяет свободное движение зарядов (например, металлы). Диэлектрики, такие как стекло, не обеспечивают перераспределение зарядов.

На основе этих принципов можно сделать выводы о способах уменьшения заряда на металлическом шаре и о невозможности достижения этой цели с использованием стеклянных шаров.