$1.$

 Uzasadnienie: 

Linie pola elektrostatycznego między naelektrozowanymi szalkami będą równoległe do siebie, a ich zwrot będzie w dół — do szalki naładowanej ujemnie. Szalki mają kształt płaskich metalowych płyt, więc wytworzy się między nimi jednorodne pole elektrostatyczne. Zwrot linii pola elektrostatycznego jest zawsze od ładunku dodatniego do ładunku ujemnego.

 Odpowiedź: 

 

$2.$

Dane:

$m=5\mathrm{g}=0,005\mathrm{kg}$

$g=10\frac{\mathrm{m}}{{\mathrm{s}}^2}$

Szukane:

$F_{\text{e}}=?$

Rozwiązanie:

Na lewą szalkę działała siła ciężkości szalki i siła ciężkości odważnika. Na prawą szalkę działa siła ciężkości szalki i siła elektrostatyczna. Waga pozostaje w równowadze, więc siły działające na jedną szalkę muszą być równoważone przez siły działające na drugą szalkę.

$F_{\text{c.sz}}+F_{\text{c.c}}=F_{\text{c.sz}}+F_{\text{e}}$

gdzie:

$F_{\text{c.sz}}$ - siła ciężkości szalki,

$F_{\text{c.c}}$ - siła ciężkości ciężarka,

$F_{\text{e}}$ - siła elektrostatyczna działająca na prawą szalkę.

Waga początkowo była w równowadze, więc puste szalki wagi mają taką samą masę.

Upraszczamy równanie:

$\cancel{F_{\text{c.sz}}}+F_{\text{c.c}}=\cancel{F_{\text{c.sz}}}+F_{\text{e}}$

Zatem:

$F_{\text{e}}=F_{\text{c.c}}$

Siłę ciężkości wyrażamy jako:

$F_{\text{c.c}}=mg$

gdzie:

$m$ - masa ciężarka,

$g$ - wartość przyspieszenia ziemskiego.

Stąd:

$F_{\text{e}}=mg$

$F_{\text{e}}=0,005\mathrm{kg}\cdot 10\frac{\mathrm{m}}{{\mathrm{s}}^2}=0,05\mathrm{N}$

Odpowiedź: Wartość siły elektrostatycznej działajacej na dodatnio naelektryzowaną szalkę wynosi $0,05\mathrm{N}$.

 

$3.$

 Uzasadnienie: 

Po uziemieniu dolnej szalki napłyną do niej ładunki ujemne przyciągane przez ładunki dodatnie górnej szalki. Dolna szalka naelektryzuje się przez indukcję i obie szalki będą przyciągały się tak samo jak w przypadku, gdzie każdą z szalek specjalnie naładowano wybranym ładunkiem.

 Odpowiedź: 

W celu zrównoważenia wagi, lewą szalkę trzeba będzie dodatkowo obciążyć odważnikiem.