Опыт, страница 237 - гдз по физике 10 класс учебник Кабардин, Орлов

Выполните опыт по электризации тел при соприкосновении. Понаблюдайте отталкивание одноимённо заряженных тел и притяжение разноимённо заряженных тел.

1. Возьмите лёгкую тонкую бумагу, измельчите её (кусочки должны иметь размер примерно 2 мм). Поднесите к ним заряженное тело (заряд приобретает, например, расчёска, потёртая о волосы или о шерсть). Опишите то, что увидите.

2. Из пищевого алюминия изготовьте небольшой лёгкий цилиндр, привяжите его к нитке. Возьмите заряженное тело и поднесите к подвешенному цилиндру. Понаблюдайте, что будет при этом происходить. Цилиндр не выбрасывайте: он понадобится вам в дальнейшем.

3. Изготовьте простейший электроскоп (схему конструкции найдите в литературе или Интернете). Используйте свой прибор для определения наличия заряда у различных тел, которые вас окружают.

1. При поднесении заряженного тела (например, пластиковой расчёски, потёртой о волосы) к мелким кусочкам бумаги, можно будет наблюдать, как кусочки бумаги начнут "подпрыгивать" и притягиваться к расчёске. Некоторые из них прилипнут к ней.

Это явление объясняется электростатической индукцией. Бумага является диэлектриком и в целом электрически нейтральна. Однако, когда к ней подносят заряженное тело, в молекулах бумаги происходит перераспределение зарядов (поляризация). Сторона кусочка бумаги, ближайшая к заряженному телу, приобретает заряд, противоположный по знаку заряду тела, а дальняя сторона — одноимённый заряд. Поскольку сила притяжения между разноимёнными зарядами убывает с расстоянием медленнее, чем сила отталкивания между одноимёнными (так как притягивающиеся заряды находятся ближе), результирующая сила оказывается силой притяжения. Если эта сила превышает силу тяжести, действующую на кусочек бумаги, он притягивается к заряженному телу.

Если кусочек бумаги коснётся расчёски, он может получить от неё часть заряда и стать одноимённо заряженным. В этом случае он будет оттолкнут от расчёски.

Ответ: Мелкие кусочки бумаги притянутся к заряженному телу и прилипнут к нему из-за явления электростатической индукции.

2. При поднесении заряженного тела к подвешенному на нитке лёгкому цилиндру из алюминиевой фольги, цилиндр придёт в движение и притянется к заряженному телу.

Алюминий — проводник, в котором есть свободные электроны. Когда к нейтральному алюминиевому цилиндру подносят, например, отрицательно заряженное тело, свободные электроны в цилиндре отталкиваются от него и перемещаются на дальнюю сторону цилиндра. В результате ближняя к заряженному телу сторона цилиндра приобретает избыточный положительный заряд, а дальняя — избыточный отрицательный. Это явление называется электростатической индукцией в проводниках. Сила притяжения между заряженным телом и ближней, положительно заряженной, стороной цилиндра оказывается больше, чем сила отталкивания между телом и дальней, отрицательно заряженной, стороной. Вследствие этого цилиндр притягивается к телу.

Если цилиндр коснётся заряженного тела, произойдёт перераспределение заряда. Цилиндр получит заряд того же знака, что и тело. После этого между ними возникнет сила электростатического отталкивания, и цилиндр отскочит в сторону.

Ответ: Подвешенный алюминиевый цилиндр сначала притянется к заряженному телу. После соприкосновения он получит одноимённый заряд и оттолкнётся от него.

3. Для изготовления простейшего электроскопа (электрометра) понадобятся: стеклянная банка с крышкой (пластиковой или металлической с изоляцией), толстая проволока или металлический стержень (например, разогнутая скрепка или гвоздь), и два небольших прямоугольника из тонкой фольги (например, пищевой).

Конструкция:

1. В центре крышки банки проделывается отверстие.

2. Металлический стержень пропускается через отверстие так, чтобы один его конец находился снаружи (это будет кондуктор прибора), а другой — внутри банки. Место прохода стержня через крышку необходимо изолировать, если крышка металлическая (например, с помощью пластилина или термоклея).

3. На внутреннем конце стержня, который загнут в виде крючка, подвешиваются две полоски из фольги, прижатые друг к другу.

4. Банка закрывается крышкой. Прибор готов.

Принцип работы и использование:

Принцип действия электроскопа основан на том, что одноимённо заряженные тела отталкиваются. Чтобы определить наличие заряда у какого-либо предмета (например, у расчёски после расчесывания волос), нужно поднести этот предмет к металлическому стержню электроскопа, не касаясь его. Если предмет заряжен, то по закону электростатической индукции на стержне и лепестках произойдет перераспределение зарядов. Лепестки получат одноимённый заряд и, отталкиваясь друг от друга, разойдутся на некоторый угол. Чем больше заряд предмета, тем на больший угол разойдутся лепестки.

Если коснуться заряженным предметом стержня, электроскоп зарядится по механизму электризации через контакт. Часть заряда перейдет на электроскоп, и его лепестки также разойдутся и останутся в таком положении даже после удаления предмета. Таким образом можно проверять наличие статического электричества на одежде, пластиковых предметах, волосах и т.д.

Ответ: Простейший электроскоп можно изготовить из банки, металлического стержня и двух лепестков из фольги. При поднесении к его стержню заряженного тела лепестки фольги расходятся в стороны из-за силы отталкивания одноимённых зарядов, что позволяет судить о наличии заряда у тела.