Dlaczego najpierw odłącza się uziemienie?

Rozwiązanie

Śledzimy drogę do ziemi

W obu wariantach etap początkowy jest wspólny: ujemna pałeczka odpycha elektrony i uziemienie umożliwia im odpływ. Dalej pytamy już osobno, czy podczas odsuwania pałeczki istnieje przewód umożliwiający powrót elektronów.

Rozwiązanie

Pod wpływem pałeczki część elektronów odpływa do ziemi. Gdy najpierw odłączymy uziemienie, kula pozostanie dodatnia także po odsunięciu pałeczki. Gdy najpierw odsuniemy pałeczkę, pozostawione połączenie umożliwi powrót do stanu obojętnego w założonym otoczeniu. Nie złamano zachowania ładunku: wymiana zachodziła między kulą a ziemią.

Dlaczego kolejność jest częścią danych?

Odłączenie przewodu zamyka bilans kuli na dalszą wymianę z ziemią. Odsunięcie pałeczki zmienia natomiast zewnętrzne pole. Te operacje zmieniają dwie różne rzeczy; ich zamiana nie musi prowadzić do tego samego stanu końcowego.

Rozgałęzienie doświadczenia

Wspólny początek nie przesądza końca. W wariancie A najpierw zamykamy drogę przepływu: dodatnia kula nie może pobrać brakujących elektronów po odsunięciu pałeczki. W wariancie B najpierw usuwamy zewnętrzne pole, pozostawiając drogę do ziemi. Elektrony mogą wrócić i w idealnym otoczeniu odtworzyć obojętność.

Nie znamy geometrii, odległości pałeczki ani jej ładunku, więc nie obliczymy wartości końcowego Q. Prawidłowa odpowiedź dotyczy znaku i kolejności, nie dowolnie wymyślonej liczby kulombów. Po zamianie pałeczki na dodatnią wariant A dałby kulę ujemną, a B ponownie obojętną.

Powiązana teoria

Ładunek i indukcja elektrostatyczna: rozdzielenie ładunków to nie ich stworzenie

Dalsza lektura

Materiał referencyjny