Номер 1, страница 19, часть 2 - гдз по физике 10 класс учебник Кронгарт, Казахбаева

Наблюдайте

Электризациятел трением. Подвесьтена шелковой нити легкую бумажную гильзу. Потрите о шелковую материю стеклянную палочку и поднесите ее к бумажной гильзе. Наблюдайте, что происходит.

Решение

При выполнении описанного в задании эксперимента будет наблюдаться притяжение лёгкой бумажной гильзы к стеклянной палочке.

Данное явление объясняется процессами электризации тел и электростатической индукции. Разобьем объяснение на несколько шагов:

1. Электризация трением. Когда стеклянную палочку трут о шёлковую материю, происходит контактная электризация. В результате трения электроны переходят со стеклянной палочки на шёлковую ткань. Это происходит потому, что атомы стекла удерживают свои внешние электроны слабее, чем атомы шёлка. В итоге стеклянная палочка приобретает положительный электрический заряд (из-за недостатка электронов), а шёлковая ткань — равный по величине отрицательный заряд (из-за избытка электронов).

2. Электростатическая индукция. Бумажная гильза изначально электрически нейтральна, то есть сумма всех положительных и отрицательных зарядов в ней равна нулю. Когда к нейтральной гильзе подносят положительно заряженную стеклянную палочку, её электрическое поле вызывает перераспределение зарядов внутри гильзы. Свободные электроны в бумаге притягиваются к положительно заряженной палочке и смещаются на ту сторону гильзы, которая находится ближе к палочке. Соответственно, на противоположной, дальней от палочки стороне гильзы, возникает недостаток электронов, что приводит к появлению там нескомпенсированного положительного заряда. Этот процесс разделения зарядов в теле под действием внешнего электрического поля называется электростатической индукцией.

3. Взаимодействие. В результате электростатической индукции ближняя к палочке сторона гильзы становится заряженной отрицательно, а дальняя — положительно. Между положительным зарядом палочки и отрицательным зарядом на ближней стороне гильзы возникает сила притяжения. Одновременно между положительным зарядом палочки и положительным зарядом на дальней стороне гильзы возникает сила отталкивания. Согласно закону Кулона, сила электростатического взаимодействия обратно пропорциональна квадрату расстояния между зарядами ($F \propto \frac{1}{r^2}$). Так как отрицательные заряды на гильзе находятся ближе к палочке, чем положительные, то сила притяжения оказывается больше, чем сила отталкивания.

Следовательно, результирующая сила, действующая на гильзу, направлена в сторону палочки, что и заставляет лёгкую бумажную гильзу притягиваться к ней.

Ответ: Бумажная гильза притянется к стеклянной палочке.