Номер 2, страница 383 - гдз по физике 10 класс учебник Грачев, Погожев

Вопросы. Параграф 69. Сложение электрических сил. Глава 10. Электростатика. Электродинамика - номер 2, страница 383.

Условие.

2. Объясните, почему к наэлектризованному телу притягивается незаряженный кусочек бумаги.

Решение.

Решение

Это явление объясняется электростатической индукцией (или поляризацией диэлектриков).

1. Любое наэлектризованное тело создает вокруг себя электрическое поле.

2. Кусочек бумаги в целом электрически нейтрален, то есть суммарный положительный заряд всех атомных ядер в нем равен суммарному отрицательному заряду всех электронов. Бумага является диэлектриком.

3. Когда наэлектризованное тело (например, заряженная отрицательно расческа) подносят к кусочку бумаги, его электрическое поле действует на заряды внутри бумаги. Происходит поляризация: связанные заряды в молекулах бумаги смещаются. Электроны смещаются в сторону, противоположную расческе (отрицательные заряды отталкиваются), а положительные ядра — к расческе (положительные заряды притягиваются).

4. В результате на стороне кусочка бумаги, которая находится ближе к наэлектризованному телу, возникает избыточный заряд противоположного знака (в нашем примере — положительный), а на дальней стороне — избыточный заряд того же знака (отрицательный).

5. Сила взаимодействия между зарядами зависит от расстояния. Согласно закону Кулона, сила обратно пропорциональна квадрату расстояния ($F \sim 1/r^2$). Ближайшие к телу разноименные заряды (положительные на бумаге и отрицательные на теле) притягиваются сильнее, чем отталкиваются более удаленные одноименные заряды (отрицательные на бумаге и отрицательные на теле).

6. Так как сила притяжения оказывается больше силы отталкивания, результирующая сила направлена в сторону наэлектризованного тела, и кусочек бумаги притягивается к нему.

Ответ: Незаряженный кусочек бумаги притягивается к наэлектризованному телу вследствие явления электростатической индукции. Электрическое поле заряженного тела вызывает перераспределение зарядов в нейтральном кусочке бумаги, в результате чего на ближней к телу стороне бумаги возникает индуцированный заряд противоположного знака, а на дальней — того же знака. Сила притяжения между телом и ближними разноименными зарядами оказывается больше силы отталкивания между телом и дальними одноименными зарядами, что и приводит к притяжению кусочка бумаги.