Номер 716, страница 93 - гдз по физике 10-11 класс задачник Рымкевич

716. К незаряженной алюминиевой гильзе подносят наэлектризованное тело. Можно подобрать такое расстояние, на котором гильза ещё не притягивается к телу, но стоит коснуться её пальцем, и гильза притянется. Объяснить явление.

Данное явление объясняется электростатической индукцией и последующей электризацией гильзы через влияние (заземление).

1. Начальное состояние: электростатическая индукция.

Когда к незаряженной алюминиевой гильзе (которая является проводником) подносят наэлектризованное тело (для определённости, пусть оно заряжено положительно), в гильзе происходит перераспределение свободных зарядов. Свободные электроны притягиваются к положительному телу и скапливаются на ближней к нему стороне гильзы. Соответственно, на дальней стороне гильзы образуется избыток положительного заряда (недостаток электронов). Этот процесс называется электростатической индукцией. Хотя в целом гильза остается нейтральной, она поляризуется. Из-за того, что разноименные заряды (отрицательные) на гильзе находятся ближе к телу, чем одноименные (положительные), возникает слабая сила притяжения. По условию, этой силы недостаточно, чтобы притянуть гильзу.

2. Касание пальцем: электризация через влияние.

Когда человек касается гильзы пальцем, он соединяет её со своим телом, которое является проводником очень большой ёмкости и может рассматриваться как заземление. Система «гильза – тело человека» становится единым проводником. Положительный заряд, отталкиваемый внешним телом на дальнюю сторону гильзы, получает возможность уйти ещё дальше – он нейтрализуется электронами, приходящими из тела человека. После того как палец убирают (при этом заряженное тело остаётся на месте), на гильзе остаётся избыточный отрицательный заряд. Таким образом, гильза приобретает собственный заряд, противоположный по знаку заряду поднесенного тела.

3. Конечное состояние: сильное притяжение.

Теперь гильза не просто поляризована, а имеет суммарный отрицательный заряд. Сила кулоновского притяжения между положительно заряженным телом и отрицательно заряженной гильзой становится значительно больше, чем начальная индукционная сила притяжения. Эта усилившаяся сила и заставляет гильзу заметно притягиваться к телу.

Ответ: Явление объясняется тем, что при касании пальцем (заземлении) гильза, находящаяся в поле заряженного тела, приобретает заряд, противоположный по знаку заряду этого тела. В результате сила их электростатического притяжения значительно возрастает.