Номер 47.30, страница 173 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 47. Электризация тел. Закон сохранения электрического заряда. Глава 7. Электрические явления - номер 47.30, страница 173.

47.30* [1192*] Вода капает в полый металлический шар, установленный на электроскопе (рис. VII-13). Как определить, зарядом какого знака заряжает проводник A воду в бюретке (стеклянном сосуде)? До опыта электроскоп был не заряжен.

Рис. VII-13

Решение

В данном эксперименте проводник А, соприкасаясь с водой в бюретке, сообщает ей некоторый электрический заряд. Так как вода является проводником, этот заряд распределяется по всему ее объему. При отрыве капли от носика бюретки, капля уносит с собой часть этого заряда. Знак заряда капли будет совпадать со знаком заряда, который проводник А сообщает воде.

Капли воды падают внутрь полого металлического шара, соединенного со стержнем электроскопа. Когда заряженная капля попадает внутрь полого проводника (в данном случае, шара), она передает ему весь свой заряд. Этот заряд распределяется по внешней поверхности шара и по стержню и лепесткам электроскопа. Каждая следующая капля добавляет свой заряд к уже накопленному, в результате чего суммарный заряд электроскопа $Q$ увеличивается, и его лепестки расходятся на все больший угол. Важно, что знак заряда электроскопа $Q$ будет таким же, как и знак заряда каждой капли, а значит, и как знак заряда, сообщаемого проводником А.

Чтобы определить знак накопленного на электроскопе заряда $Q$, необходимо использовать тело, знак заряда которого известен. Например, можно наэлектризовать стеклянную палочку трением о шелк, в результате чего палочка приобретет положительный заряд. Далее следует поднести эту палочку к шару электроскопа, не касаясь его.

Возможны два случая:

1. Если лепестки электроскопа разойдутся еще больше, это означает, что заряд электроскопа имеет тот же знак, что и заряд палочки, то есть он положителен ($Q > 0$). Это происходит потому, что положительно заряженная палочка отталкивает положительные заряды с шара на лепестки, увеличивая их заряд и силу отталкивания между ними. Следовательно, проводник А заряжает воду положительно.
2. Если лепестки электроскопа сойдутся (угол между ними уменьшится), это означает, что заряд электроскопа противоположен по знаку заряду палочки, то есть он отрицателен ($Q < 0$). В этом случае положительно заряженная палочка притягивает отрицательные заряды с лепестков на шар, уменьшая их заряд и силу отталкивания. Следовательно, проводник А заряжает воду отрицательно.

Таким образом, по изменению угла расхождения лепестков заряженного электроскопа при поднесении к нему тела с известным знаком заряда можно однозначно определить знак заряда, который проводник А сообщает воде.

Ответ: Чтобы определить знак заряда, который проводник А сообщает воде, необходимо после того, как электроскоп зарядится от капающей воды и его лепестки разойдутся, поднести к его шару, не касаясь, тело с известным знаком заряда (например, положительно заряженную стеклянную палочку). Если лепестки электроскопа разойдутся еще больше, то заряд воды положителен. Если лепестки сойдутся — отрицателен.