Номер 1, страница 116, часть 2 - гдз по физике 10 класс учебник Кронгарт, Казахбаева

Экспериментируйте

С помощью электрофорной машины зарядите большой демонстрационный конденсатор. Подсоединив обкладку конденсатора к электроскопу, убедитесь в наличии заряда на пластине. Внесите в пространство между пластинами горящую свечу. Пронаблюдайте за поведением стрелки электроскопа.

Решение

При выполнении данного эксперимента происходит следующее:

Наблюдение:

Изначально, после зарядки конденсатора от электрофорной машины и подключения одной из его обкладок к электроскопу, стрелка электроскопа отклоняется, что указывает на наличие на ней электрического заряда. Когда в пространство между обкладками конденсатора вносят пламя горящей свечи, стрелка электроскопа быстро опадает, возвращаясь в свое первоначальное вертикальное положение.

Объяснение явления:

Пламя свечи представляет собой высокотемпературный газ, в котором происходит процесс термической ионизации. Молекулы воздуха и продуктов сгорания распадаются на положительно заряженные ионы и свободные электроны. Таким образом, пламя делает среду между обкладками конденсатора электропроводной (превращает её в слабоионизированную плазму).

Между обкладками заряженного конденсатора существует сильное электрическое поле. Когда пламя помещается в это поле, свободные носители заряда (ионы и электроны) приходят в направленное движение. Положительные ионы движутся к отрицательно заряженной обкладке, а электроны — к положительно заряженной.

Этот направленный поток заряженных частиц образует электрический ток через ионизированный газ. В результате этого тока происходит нейтрализация зарядов на обкладках, и конденсатор быстро разряжается. Его заряд $\text{Q}$ стремится к нулю: $Q \to 0$.

Так как электроскоп соединен с одной из обкладок, он разряжается вместе с конденсатором. Потенциал $\text{U}$ обкладки, который связан с ее зарядом $\text{Q}$ и ёмкостью $\text{C}$ соотношением $U = Q/C$, также падает до нуля ($U \to 0$). Вследствие этого исчезает сила электростатического отталкивания, которая действовала на стрелку электроскопа и удерживала её в отклоненном положении. Под действием силы тяжести стрелка возвращается в вертикальное положение.

Ответ: Стрелка электроскопа быстро опустится, что свидетельствует о полной разрядке конденсатора. Причиной разрядки является ионизация воздуха пламенем свечи, что делает пространство между обкладками электропроводным.