תלמידים טענו כדורים במטען חשמלי בתהליך המתואר לפניך. הם הכניסו שלושה כדורי מתכת זהים A, B ו־C שאינם טעונים לתחום שבו שורר שדה חשמלי אחיד E⃗. הכדורים הוחזקו באמצעות מקלות מבודדים לאורך קו ישר כך שהם נוגעים זה בזה, כמתואר בתרשים 1 שלפניך. לאחר זמן־מה הם הרחיקו בבת אחת את שלושת הכדורים זה מזה באמצעות המקלות, ולאחר מכן הוציאו אותם מתחום השדה החשמלי.

עבור כל אחד מן הכדורים קבע אם לאחר שהוציאו אותו מן השדה החשמלי הוא טעון במטען חשמלי חיובי או טעון במטען חשמלי שלילי או אם הוא ניטרלי. נמק את קביעותיך.

התלמידים הפרידו את הכדורים מן המקלות (בלי לשנות את מטענם) וקיבעו את כדור A למרכז של משטח אופקי חלק ומבודד. הם הניחו את כדור C על המשטח במרחק r מכדור A, והעניקו לכדור C מהירות התחלתית v0⃗. בעקבות זאת כדור C נע בתנועה קצובה לאורך מסלול מעגלי שבמרכזו כדור A (ראה תרשים 2).

סעיף ב. סרטט תרשים של כל הכוחות הפועלים על הכדור C בחולפו בנקודה P, ורשום ליד כל כוח את שמו (או את האותיות המסמלות אותו).

נתון: המרחק בין הכדורים r = 0.9m, המסה של כל כדור היא m = 0.01kg. גודל המהירות ההתחלתית שניתנה לכדור C הוא v0 = 2 m/s.

סעיף ג. חשב את מטען הכדור C.

חשב את השינוי שחל במספר האלקטרונים בכדור C בעקבות תהליך הטעינה המתואר בפתיח לשאלה.

התלמידים החליפו בין הכדורים A ו־C: הם קיבעו את כדור C למרכז המשטח, והעניקו לכדור A מהירות התחלתית השווה (בגודלה ובכיוונה) למהירות v0⃗ שניתנה לכדור C קודם לכן.

סעיף ה. קבע אם תנועת כדור A זהה לזו שהייתה לכדור C קודם לכן. אם כן — נמק את קביעתך. אם לא — מהו השוני בין התנועות?

התלמידים פרקו את המטען מן הכדורים וחזרו על תהליך הטעינה המתואר בפתיח לשאלה, אך הפעם החליפו את כדור המתכת האמצעי B בכדור D העשוי מחומר מבודד.

סעיף ו. עבור כל אחד מן הכדורים A, C ו־D קבע אם לאחר הוצאתו מן השדה החשמלי הוא טעון במטען חשמלי חיובי או טעון במטען חשמלי שלילי או אם הוא ניטרלי. נמק את קביעותיך.