Номер 47.29, страница 173 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

Глава 7. Электрические явления. Параграф 47. Электризация тел. Закон сохранения электрического заряда - номер 47.29, страница 173.

Условие.

47.29* [1191*] К шарику заряженного электроскопа поднесите (не касаясь его) заряженный металлический стержень. Как изменится отклонение листочков? Объясните почему.

Решение.

Решение 3.

Решение 4.

Решение 5.

Решение 6.

Решение 7.

Решение

Изменение отклонения листочков заряженного электроскопа при поднесении к нему заряженного стержня (без касания) зависит от знаков их зарядов. Происходит явление электростатической индукции, то есть перераспределение зарядов внутри проводника (системы шарик-стержень-листочки электроскопа) под действием внешнего электрического поля, создаваемого заряженным стержнем.

Рассмотрим два возможных случая.

1. Стержень и электроскоп заряжены одноименно

Предположим, что и электроскоп, и подносимый стержень заряжены положительно. Листочки электроскопа уже расходятся на некоторый угол, так как они оба имеют положительный заряд и отталкиваются друг от друга. Когда мы подносим к шарику электроскопа положительно заряженный стержень, его электрическое поле отталкивает подвижные положительные заряды в проводнике-электроскопе. Эти заряды перемещаются как можно дальше от стержня — то есть вниз, на листочки. В результате величина положительного заряда на листочках увеличивается. Сила кулоновского отталкивания между листочками прямо пропорциональна величине зарядов на них, поэтому сила отталкивания возрастает. Как следствие, угол расхождения листочков увеличится.

Аналогично, если и электроскоп, и стержень заряжены отрицательно, то отрицательный заряд стержня оттолкнет избыточные электроны с шарика на листочки, увеличивая их отрицательный заряд и, соответственно, силу отталкивания.

Ответ: отклонение листочков увеличится.

2. Стержень и электроскоп заряжены разноименно

Предположим, что электроскоп заряжен положительно, а подносимый стержень — отрицательно. Электрическое поле отрицательно заряженного стержня будет притягивать положительные заряды в электроскопе. Положительные заряды с листочков и стержня электроскопа переместятся вверх, к шарику, стремясь оказаться ближе к притягивающему их отрицательно заряженному стержню. Это приведет к уменьшению положительного заряда на листочках. Уменьшение заряда на листочках ослабит силу их взаимного отталкивания, и угол расхождения листочков уменьшится.

Если заряд поднесенного стержня будет достаточно большим, он может притянуть к шарику такое количество положительного заряда, что листочки станут нейтральными и полностью опадут. Если же заряд стержня еще больше, то он продолжит действовать на электроскоп: на шарике сконцентрируется избыточный положительный заряд, а на листочках за счет отталкивания электронов от шарика будет наведен избыточный отрицательный заряд. В этом случае оба листочка станут отрицательно заряженными и снова начнут отталкиваться друг от друга, то есть их отклонение опять увеличится.

Ответ: отклонение листочков уменьшится. При достаточно большом по модулю заряде стержня листочки могут сначала полностью опасть, а затем снова разойтись.