Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип 24 № 6431

В нижней половине незаряженного металлического шара находится крупная шарообразная полость, заполненная воздухом. Шар находится в воздухе вдали от других предметов. В центр полости помещён положительный точечный заряд q больше 0 (см. рис.). Нарисуйте картину силовых линий электростатического поля внутри полости и снаружи шара. Если поле равно нулю, напишите в данной области: \vecE=0. Если поле отлично от нуля, нарисуйте картину поля в данной области, используя восемь силовых линий.

Спрятать решение

Решение.

1. Приведён схематический рисунок картины силовых линий: внутри полости — семейство прямых лучей, исходящих из заряда и приходящих на поверхность полости по нормали; снаружи шара — семейство прямых лучей, исходящих с поверхности шара по нормали к ней и уходящих на бесконечность.

2. Внутри проводника — электростатическое поле E=0. Поэтому поле в полости обладает центральной симметрией и выглядит как поле точечного заряда q больше 0, находящегося в центре полости. Силовые линии этого поля подходят по нормали к поверхности полости, где равномерно распределен отрицательный индуцированный заряд −q меньше 0.

3. На наружной поверхности шара находится (в силу нейтральности шара в целом) положительный заряд q больше 0. В силу того, что внутри проводника \vecE=0, а снаружи окружающие предметы расположены далеко от шара, этот заряд распределён по поверхности шара равномерно. Его поле вне шара выглядит как поле точечного заряда q больше 0, расположенного в центре шара. Силовые линии отходят от шара по нормали к его поверхности.

Спрятать критерии
Критерии проверки:

Критерии оценивания выполнения заданияБаллы
Приведено полное правильное решение, включающее правильный ответ (в данном случае приведён схематический рисунок силовых линий в полости и снаружи шара, п. 1), и полное верное объяснение (в данном случае — п. 2-3) с указанием наблюдаемых явлений и законов (в данном случае — отсутствие электрического поля внутри проводника, поле точечного заряда, закон сохранения заряда шара).3
Дан правильный ответ, и приведено объяснение, но в решении имеются следующие недостатки. В объяснении не указано или не используется одно из физических явлений, свойств, определений или один из законов (формул), необходимых для полного верного объяснения. (Утверждение, лежащее в основе объяснения, не подкреплено соответствующим законом, свойством, явлением, определением и т.п.)

ИЛИ

Объяснения представлены не в полном объёме, или в них содержится один логический недочёт.

2
Представлено решение, соответствующее одному из следующих случаев. Дан правильный ответ на вопрос задания, и приведено объяснение, но в нём не указаны два явления или физических закона, необходимых для полного верного объяснения.

ИЛИ

Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца.

ИЛИ

Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, приводящие к ответу, содержат ошибки.

ИЛИ

Указаны не все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеются верные рассуждения, направленные на решение задачи.

1
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла.0
Максимальный балл3
Источник: ЕГЭ по физике 08.05.2014. Досрочная волна, резервная волна. Вариант 201
Раздел кодификатора ФИПИ/Решу ЕГЭ: 3.1.4 Напряжённость электрического поля
Спрятать решение · ·
Виктор Суриц 01.06.2016 20:01

Добрый день! Разве данная ситуация не сводится к ситуации полой проводящей сферы, внутри которой напряжённость всегда должна быть равной нулю? Так называемая клетка Фарадея!

 

Также логически непонятно, почему положительные заряды в объяснении не двигаются к отрицательным зарядам по телу проводника внутрь, раз там есть отрицательные заряды на краях внутренней полости.

Антон

Клет­ка Фа­ра­дея экранирует только внешнее электростатическое поле.

По­ло­жи­тель­ные за­ря­ды полого шара отталкиваются зарядом в его полости, отрицательные — притягиваются. Именно перераспределение зарядов в полом шаре и приводит к такой картине электрического поля.