Номер 4.5, страница 20 - гдз по физике 8 класс задачник Артеменков, Ломаченков

IV. Электрический заряд. Электрическое поле - номер 4.5, страница 20.

Условие.

4.5 Если поднести руку к наэлектризованной бумажной гильзе, подвешенной на нити, то гильза притянется к руке. Объясните это явление.

Решение.

Решение

Это явление объясняется электростатической индукцией. Тело человека является проводником и в обычном состоянии электрически нейтрально, то есть суммарный положительный заряд в нём равен суммарному отрицательному заряду.

Когда к руке подносят наэлектризованную (то есть имеющую избыточный заряд) бумажную гильзу, её электрическое поле действует на свободные заряды в теле человека. Происходит их перераспределение:

1. На той части руки, которая находится ближе к гильзе, накапливается индуцированный заряд, противоположный по знаку заряду гильзы. Например, если гильза заряжена отрицательно, свободные электроны в руке оттолкнутся от неё, и на ближней к гильзе стороне руки возникнет избыток положительных зарядов.

2. На удаленной от гильзы части руки (и тела) концентрируется заряд, одноименный с зарядом гильзы (в нашем примере — отрицательный).

В результате между гильзой и индуцированными зарядами на руке возникают силы электростатического взаимодействия. Сила притяжения между зарядом гильзы и противоположным зарядом на ближней стороне руки оказывается больше, чем сила отталкивания между зарядом гильзы и одноименным зарядом на дальней стороне. Это происходит потому, что сила взаимодействия зарядов, согласно закону Кулона, обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними ($F \sim \frac{1}{r^2}$), а противоположные заряды находятся ближе друг к другу.

Таким образом, результирующая сила направлена в сторону руки, и гильза притягивается к ней.

Ответ: Явление объясняется электростатической индукцией. Под действием электрического поля заряженной гильзы в руке (которая является проводником) происходит перераспределение зарядов. На стороне руки, ближайшей к гильзе, индуцируется заряд противоположного знака, а на дальней — одноимённого. Так как сила притяжения между гильзой и ближними разноимёнными зарядами больше силы отталкивания от дальних одноимённых зарядов, возникает результирующая сила притяжения.