§ КВ Притяжение зарядов нейтральной сферой
Почему электронейтральная металлическая сфера притягивает как положительные, так и отрицательные заряды, находящиеся на малых расстояниях от неё?
Решение
Причина — электростатическая индукция.
Пусть вблизи нейтральной металлической сферы находится положительный заряд . Его поле действует на свободные электроны металла: они притягиваются к заряду и смещаются к ближайшей к нему стороне сферы. На ближней стороне появляется избыток отрицательного заряда, на дальней — равный ему избыток положительного заряда (суммарный заряд сферы остаётся равным нулю).
Сила кулоновского взаимодействия убывает с расстоянием (). Отрицательные индуцированные заряды находятся ближе к заряду , чем положительные, поэтому притяжение к ним сильнее, чем отталкивание от положительных. Результирующая сила — притяжение.
Для отрицательного заряда всё происходит наоборот: электроны отталкиваются, ближней к заряду оказывается положительно заряженная сторона сферы, и сфера опять притягивает заряд. Поэтому нейтральная сфера притягивает заряды обоих знаков.
Ответ
Заряд индуцирует на ближней стороне сферы заряд противоположного знака, который ближе, чем одноимённый на дальней стороне; притяжение преобладает над отталкиванием при любом знаке заряда.
