Номер 1, страница 68, часть 2 - гдз по физике 10 класс учебник Кронгарт, Казахбаева

Наблюдайте

Зарядите кондукторы электроскопа разноименными зарядами и соедините их металлическим проводником, в разрыв которого включена лампочка с малым сопротивлением и рассчитанная на небольшое напряжение. Наблюдайте явление и объясните его.

Наблюдаемое явление

При соединении разноименно заряженных кондукторов электроскопов проводником, в который включена лампочка, можно будет наблюдать следующее:

1. Лампочка кратковременно ярко вспыхнет и сразу же погаснет.

2. Листочки (или стрелки) обоих электроскопов опадут, вернувшись в свое исходное вертикальное положение. Это указывает на то, что электроскопы разрядились.

Объяснение явления

Это явление объясняется возникновением и прекращением кратковременного электрического тока.

1. Создание разности потенциалов. Положительно заряженный кондуктор имеет высокий электрический потенциал $V_+$, а отрицательно заряженный — низкий $V_-$. Между ними существует разность потенциалов, или напряжение $U = V_+ - V_-$.

2. Возникновение тока. Когда кондукторы соединяются металлическим проводником, создается замкнутая электрическая цепь. Наличие разности потенциалов на концах проводника приводит к возникновению в нем электрического поля. Под действием этого поля свободные электроны (носители заряда в металлах) начинают упорядоченно двигаться от проводника с более низким потенциалом (отрицательно заряженного) к проводнику с более высоким потенциалом (положительно заряженному). Это упорядоченное движение заряженных частиц и есть электрический ток.

3. Свечение лампочки. Проходя через тонкую нить накала лампочки, которая обладает определенным сопротивлением, электрический ток вызывает ее сильный нагрев (согласно закону Джоуля-Ленца). Раскалившись до высокой температуры, нить начинает испускать видимый свет — лампочка вспыхивает.

4. Нейтрализация и прекращение тока. По мере перетекания электронов с отрицательного кондуктора на положительный происходит взаимная нейтрализация зарядов. Разность потенциалов между кондукторами быстро уменьшается. Когда потенциалы выравниваются, разность потенциалов становится равной нулю. Электрическое поле в проводнике исчезает, упорядоченное движение электронов прекращается, и ток в цепи становится равным нулю. В этот момент лампочка гаснет. Поскольку кондукторы электроскопов теряют свой избыточный заряд (становятся электрически нейтральными), силы электростатического отталкивания между их листочками исчезают, и они опадают под действием силы тяжести.

Весь процесс (разрядка) происходит очень быстро, поэтому вспышка лампочки является кратковременной.

Ответ: При соединении кондукторов лампочка кратковременно вспыхнет, а листочки электроскопов опадут. Это происходит из-за возникновения кратковременного электрического тока, вызванного разностью потенциалов между разноименно заряженными кондукторами. Ток течет до тех пор, пока заряды не нейтрализуют друг друга, нагревая при этом нить лампочки до свечения. После нейтрализации зарядов ток прекращается, и лампочка гаснет.