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

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

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

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.