Номер 19, страница 95, часть 2 - гдз по физике 10 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 2. Электростатика и постоянный электрический ток. Глава VII. Электростатика. Параграф 35. Электрические взаимодействия - номер 19, страница 95.

Условие.

19. Почему незаряженная лёгкая металлическая гильза притягивается как к эбонитовой палочке, потёртой о шерсть, так и к стеклянной палочке, потёртой о шёлк? Изобразите на пояснительных рисунках перераспределение зарядов в гильзе.

Решение 2.

Решение

Причина притяжения незаряженной металлической гильзы к заряженным телам заключается в явлении электростатической индукции. Металлическая гильза — это проводник, в котором есть свободные носители заряда (электроны), способные перемещаться под действием внешнего электрического поля. В целом гильза электрически нейтральна, так как суммарный положительный заряд ионов кристаллической решётки равен суммарному отрицательному заряду свободных электронов.

Притяжение к эбонитовой палочке, потёртой о шерсть

Эбонитовая палочка при трении о шерсть приобретает отрицательный заряд. Когда эту палочку подносят к гильзе (не касаясь), её отрицательный заряд создаёт электрическое поле, которое отталкивает свободные электроны в металле. Электроны смещаются на противоположную от палочки сторону гильзы. В результате сторона гильзы, ближайшая к палочке, приобретает избыточный положительный заряд, а дальняя сторона — избыточный отрицательный заряд. Сила притяжения между отрицательной палочкой и индуцированным положительным зарядом на ближней стороне гильзы оказывается больше, чем сила отталкивания между палочкой и индуцированным отрицательным зарядом на дальней стороне, поскольку расстояние в первом случае меньше. В итоге результирующая сила направлена в сторону палочки, то есть гильза притягивается.

Перераспределение зарядов в гильзе под действием отрицательно заряженной палочки.

Притяжение к стеклянной палочке, потёртой о шёлк

Стеклянная палочка при трении о шёлк приобретает положительный заряд. Когда её подносят к гильзе, свободные электроны в гильзе притягиваются к палочке и скапливаются на ближайшей к ней стороне. В результате на ближней стороне гильзы возникает избыточный отрицательный заряд, а на дальней стороне, где теперь недостаток электронов, — избыточный положительный заряд. Аналогично первому случаю, сила притяжения между положительной палочкой и индуцированным отрицательным зарядом на ближней стороне будет больше, чем сила отталкивания между палочкой и индуцированным положительным зарядом на дальней стороне. Результирующая сила снова будет силой притяжения.

Перераспределение зарядов в гильзе под действием положительно заряженной палочки.

Таким образом, незаряженная проводящая гильза всегда притягивается к любому заряженному телу, независимо от знака его заряда.

Ответ:

Незаряженная металлическая гильза притягивается к любой заряженной палочке из-за явления электростатической индукции: под действием электрического поля палочки в гильзе происходит перераспределение свободных зарядов. В результате на ближней к палочке стороне гильзы концентрируется заряд, противоположный по знаку заряду палочки, а на дальней — одноимённый. Сила притяжения между палочкой и ближней стороной гильзы оказывается больше силы отталкивания от дальней стороны (так как ближняя сторона находится на меньшем расстоянии), что и приводит к суммарному притяжению гильзы.