Номер 18, страница 436 - гдз по физике 10 класс учебник часть 1 Генденштейн, Дик

Примеры заданий для индивидуальной и групповой проектной деятельности - номер 18, страница 436.

Условие.

18. Изучите на опыте различные способы защиты от статического электричества.

Решение.

Статическое электричество — это явление возникновения и сохранения свободного электрического заряда на поверхности или в объеме диэлектриков или на изолированных проводниках. Оно часто возникает в результате трения. Для изучения способов защиты от статического электричества проведем серию простых опытов.

Решение

В качестве базового опыта, демонстрирующего возникновение статического электричества, будем использовать наэлектризованную трением пластмассовую расческу, которая притягивает мелкие кусочки бумаги.

Опыт 1: Создание и наблюдение статического электричества

Цель: Продемонстрировать возникновение статического заряда.

Материалы: Пластмассовая расческа (или линейка), шерстяная ткань (или сухие чистые волосы), мелкие кусочки бумаги.

Ход опыта:
1. Энергично потрите расческу о шерстяную ткань или волосы.
2. Поднесите наэлектризованную расческу к мелким кусочкам бумаги, не касаясь их.

Наблюдение: Кусочки бумаги притягиваются к расческе. Это происходит потому, что на расческе накопился статический электрический заряд. Далее мы изучим способы, как можно нейтрализовать этот заряд.

Способ 1: Заземление

Цель: Изучить, как заземление снимает статический заряд.

Ход опыта:
1. Повторите базовый опыт: наэлектризуйте расческу и убедитесь, что она притягивает бумагу.
2. После этого коснитесь пальцем наэлектризованной части расчески на несколько секунд. Ваше тело в данном случае служит проводником, соединяющим расческу с "землей" (полом, стенами и т.д., имеющими большой размер и емкость).
3. Снова поднесите расческу к кусочкам бумаги.

Наблюдение и вывод: Расческа больше не притягивает бумагу. Это означает, что избыточный заряд "стёк" с расчески через ваше тело в землю. Заземление — это основной промышленный метод защиты от статического электричества, обеспечивающий безопасный путь для отвода заряда.

Ответ: Заземление — это способ защиты от статического электричества, при котором избыточный заряд удаляется с объекта путем его электрического соединения с большим проводящим телом (например, с планетой Земля), которое способно принять этот заряд без существенного изменения своего потенциала.

Способ 2: Увеличение влажности воздуха

Цель: Показать, что влажный воздух способствует стеканию статического заряда.

Ход опыта:
1. Наэлектризуйте расческу.
2. Интенсивно подышите на наэлектризованную часть расчески. Ваше дыхание содержит много паров воды и повысит влажность на поверхности расчески и в воздухе вокруг нее.
3. Проверьте, притягивает ли расческа кусочки бумаги.

Наблюдение и вывод: Притягивающая способность расчески резко уменьшилась или исчезла совсем. Тонкий слой влаги на поверхности и влажный воздух становятся слабо проводящей средой, по которой заряд быстро рассеивается. Именно поэтому зимой, когда воздух в отапливаемых помещениях сухой, проблемы со статическим электричеством возникают чаще.

Ответ: Увеличение относительной влажности воздуха является эффективным способом борьбы со статическим электричеством, так как молекулы воды, адсорбируясь на поверхностях, создают тонкую проводящую пленку, способствующую стеканию зарядов.

Способ 3: Ионизация воздуха

Цель: Продемонстрировать снятие заряда ионизированным воздухом (данный опыт требует осторожности и должен проводиться под присмотром взрослых!).

Ход опыта:
1. Наэлектризуйте расческу и убедитесь, что она притягивает бумагу.
2. Зажгите свечу или спичку.
3. Осторожно, на безопасном расстоянии, чтобы не расплавить пластик, несколько раз проведите наэлектризованной расческой вблизи пламени.
4. Снова поднесите расческу к кусочкам бумаги.

Наблюдение и вывод: Расческа перестала притягивать бумагу. Пламя ионизирует окружающий воздух, то есть создает в нем большое количество положительно и отрицательно заряженных ионов. Наэлектризованная расческа притягивает из воздуха ионы противоположного знака, которые нейтрализуют ее собственный заряд.

Ответ: Ионизация воздуха — это способ защиты от статического электричества, при котором заряд на объекте нейтрализуется за счет ионов противоположного знака, имеющихся в окружающем воздухе. На этом принципе работают промышленные нейтрализаторы статического электричества (ионизаторы).