Номер 48.4, страница 175 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 48. Электрическое поле. Глава 7. Электрические явления - номер 48.4, страница 175.

48.4 [д. 139] В одном из своих произведений известный русский писатель В. К. Арсеньев так описывает поведение шаровой молнии, медленно плывущей по воздуху: «...шар всячески избегает соприкосновения с ветвями деревьев, обходит каждый сучок, каждую веточку или былинку». Объясните причины такого движения.

Решение

Поведение шаровой молнии, описанное В. К. Арсеньевым, объясняется электростатическими явлениями. Природа шаровой молнии до конца не изучена, но большинство гипотез сходится на том, что она представляет собой сгусток плазмы, обладающий значительным электрическим зарядом.

1. Наличие сильного электрического поля. Заряженная шаровая молния создает вокруг себя сильное электрическое поле.

2. Электростатическая индукция и концентрация поля. Когда шаровая молния приближается к заземленным или нейтральным предметам, таким как деревья, их ветви, сучки и даже травинки, ее электрическое поле вызывает на них явление электростатической индукции (перераспределение зарядов). На острых концах и выступах этих предметов (которые действуют как своего рода громоотводы) напряженность электрического поля многократно возрастает.

3. Коронный разряд. Очень сильное электрическое поле у острых кончиков веток и листьев вызывает ионизацию окружающего воздуха. Электроны отрываются от молекул воздуха, создавая ионы. Этот процесс называется коронным разрядом. Важно, что образующиеся вблизи предмета ионы воздуха будут иметь тот же знак заряда, что и сама шаровая молния. Например, если молния заряжена положительно, она будет отталкивать от себя положительные ядра атомов воздуха у ветки, создавая облако положительных ионов.

4. Сила отталкивания. Согласно закону Кулона, одноименные заряды отталкиваются. Между шаровой молнией и облаком одноименно заряженных ионов, возникшим у поверхности ветки, возникает сила электростатического отталкивания. Эта сила действует как невидимый барьер, который отталкивает шаровую молнию от препятствия, заставляя ее «обходить» ветви, сучки и былинки.

Таким образом, «разумное» поведение шаровой молнии является следствием фундаментальных законов электростатики.

Ответ: Причиной такого движения является сила электростатического отталкивания. Шаровая молния имеет большой электрический заряд и создает вокруг себя сильное электрическое поле. Приближаясь к предметам, особенно к заостренным (веткам, сучкам), она вызывает на их концах ионизацию воздуха (коронный разряд). В результате у поверхности предмета образуется облако ионов с тем же знаком заряда, что и у молнии. Взаимное отталкивание одноименных зарядов шаровой молнии и ионизированного воздуха заставляет молнию изменять траекторию и огибать препятствия.