$\mathbf{a})$

 Uzasadnienie: 

Naszym zadaniem jest uzasadnienie dlaczego naelektryzowanie puszki niewielkim ładunkiem ujemnym nie powoduje jej odpychania od ujemnie naładowanej rurki.

Kiedy puszka jest naelektryzowana niewielkim ładunkiem ujemnym, oznacza to, że ma trochę więcej elektronów (ładunków ujemnych) niż zwykle, ale to nie oznacza, że wszystkie jej części mają równomiernie rozłożone ładunki.

Gdy zbliżamy ujemnie naelektryzowaną rurkę do puszki, elektrony w puszce (które mogą się swobodnie poruszać, bo aluminium to przewodnik) zostają odepchnięte od strony, gdzie znajduje się rurka. Elektrony w puszce odpychają się od ujemnych ładunków w rurce i przemieszczają się w głąb puszki.

To prowadzi do sytuacji, w której bliżej rurki, na powierzchni puszki, pojawia się ładunek dodatni, a dalej od rurki zbierają się ujemne ładunki.

Ponieważ ładunki przeciwne (ujemny na rurce i dodatni na powierzchni puszki blisko rurki) się przyciągają, puszka i rurka przyciągają się, mimo że obie początkowo były naładowane ujemnie.

 Odpowiedź: 

Ładunki w puszcze rozdziela się w wyniku indukcji elektrostatycznej, przyciąganie jest silniejsze od odpychania gdyż cześć naelektryzowana dodatnio znajduje się bliżej rurki. 

$\mathbf{b})$

 Uzasadnienie: 

Naszym zadaniem jest uzasadnić czy opisane doświadczenie przeczy temu, że jednoimienne ładunki się odpychają. 

Nie, to nie przeczy tej zasadzie. Zasada, że jednoimienne ładunki się odpychają, oczywiście nadal obowiązuje. W tym przypadku kluczowe jest to, że puszka jest przewodnikiem. Elektrony w puszce przemieściły się, pozwalając na utworzenie dodatniego obszaru blisko rurki, co powoduje przyciąganie. Gdyby puszka była izolatorem, mogłoby dojść do odpychania.

 Odpowiedź: 

Nie, zasada, że jednoimienne ładunki się odpychają, nie jest naruszona – po prostu ładunki w puszce się rozkładają tak, by utworzyć warunki do przyciągania.

 

$\mathbf{c})$

 Uzasadnienie: 

Naszym zadaniem jest określić jak zmieniłoby się zachowanie puszki, gdyby Hasto ją uziemił zamiast elektryzować ujemnie.

Jeśli puszka zostałaby uziemiona, to gdy zbliżylibyśmy ujemnie naładowaną rurkę, elektrony z puszki odpłynęłyby do ziemi. Ziemia jest "nieskończonym rezerwuarem" ładunków, więc elektronów mogłoby ubyć na tyle, że puszka stałaby się dodatnio naładowana.

Wtedy rurka, będąc ujemnie naładowana, zostałaby przyciągana do puszki jeszcze silniej, bo puszka miałaby całkowicie dodatni ładunek (a nie tylko chwilowy lokalny dodatni ładunek, jak w poprzednim przypadku).

 Odpowiedź: 

Gdyby puszka była uziemiona, zamiast naelektryzowana ujemnie, zachowanie byłoby podobne, ale przyciąganie byłoby silniejsze, ponieważ puszka stałaby się dodatnio naładowana.