Как зарядится пустотелая сфера на диэлектрической подставке, если металлический шарик, подвешенный на шелковой нити

Для решения данной задачи нам необходимо использовать принцип сохранения заряда.

а) Если металлический шарик с положительным зарядом соприкоснется с внешней стенкой пустотелой сферы, то заряд будет распределен по поверхности сферы. Такая сфера с ненулевым зарядом на внешней стенке называется "электрофором".

Объяснение и шаги решения:

1. Изначально положим, что шарик имеет заряд \(Q\) и что сфера нейтральна.
2. При соприкосновении шарика с внешней стенкой сферы, положительные заряды шарика начнут отталкиваться от положительных зарядов внешней стенки сферы. По принципу сохранения заряда, негативные заряды сферы будут перемещаться в обратном направлении, а положительные заряды шарика будут распределяться по поверхности сферы.
3. Чтобы получить понятие о распределении заряда на сфере, можно представить себе, что заряд шарика равномерно распределяется по всей поверхности сферы.
4. Таким образом, заряд \(Q\) будет равномерно распределен по внешней стенке сферы.

б) Если металлический шарик с положительным зарядом будет висеть внутри пустотелой сферы, не соприкасаясь со стенками, то заряд шарика не будет распределяться по внешней стенке сферы.

Объяснение и шаги решения:

1. Положим, что шарик имеет заряд \(Q\) и что сфера нейтральна.
2. При нахождении шарика внутри сферы без соприкосновения со стенками, положительные заряды шарика будут отталкиваться от положительных зарядов внутренней стенки сферы, тогда как внутренняя стенка будет приобретать негативный заряд.
3. Заряды шарика и внутренней стенки будут сбалансированы и равны между собой, итак: \(Q_{шарика} = -Q_{внутренней\_стенки}\).
4. Заряд внешней стенки сферы при этом останется нулевым.

Надеюсь, это объяснение помогло. Если у вас есть еще вопросы, не стесняйтесь задавать.