Номер 35, страница 19, часть 2 - гдз по физике 8 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 2. Глава III. Электрические явления. Параграф 13. Электризация тел. Носители электрического заряда - номер 35, страница 19.

Условие.

35. Объясните механизм притяжения незаряженного шарика к заряженному.

Решение.

Механизм притяжения незаряженного шарика к заряженному основан на явлении перераспределения электрических зарядов внутри незаряженного тела под действием внешнего электрического поля. Этот процесс называется электростатической индукцией.

Когда к электрически нейтральному шарику подносят заряженное тело (для примера, положительно заряженное), его электрическое поле действует на заряды внутри шарика. В результате этого воздействия происходит разделение зарядов: на стороне шарика, ближайшей к заряженному телу, скапливается индуцированный (наведенный) отрицательный заряд, а на противоположной, дальней стороне — индуцированный положительный заряд. При этом сам шарик в целом остается электрически нейтральным.

Между заряженным телом и шариком с перераспределенными зарядами возникают силы взаимодействия. Сила притяжения между внешним положительным зарядом и ближним индуцированным отрицательным зарядом оказывается больше, чем сила отталкивания между внешним положительным зарядом и дальним индуцированным положительным зарядом. Это происходит потому, что, согласно закону Кулона, сила электростатического взаимодействия обратно пропорциональна квадрату расстояния между зарядами ($F \sim 1/r^2$). Так как индуцированные заряды противоположного знака находятся ближе к внешнему телу, сила притяжения доминирует.

Результирующая всех сил, действующих на шарик, оказывается направленной в сторону заряженного тела, что и наблюдается как притяжение.

Конкретный механизм перераспределения зарядов зависит от материала шарика:

Если шарик из проводника (металла): В нем есть свободные электроны, которые под действием поля перемещаются на ближнюю к внешнему заряду сторону, создавая там избыток отрицательного заряда. На дальней стороне, соответственно, возникает недостаток электронов, то есть избыточный положительный заряд.

Если шарик из диэлектрика (изолятора): В нем нет свободных носителей заряда. Вместо этого происходит поляризация: атомы или молекулы вещества деформируются и выстраиваются вдоль поля, превращаясь в микроскопические диполи. Это приводит к появлению на поверхностях диэлектрика некомпенсированных связанных зарядов: отрицательного на ближней стороне и положительного на дальней.

Несмотря на различие в микроскопических механизмах, итоговый эффект — притяжение — одинаков для обоих типов материалов.

Ответ: Притяжение незаряженного шарика к заряженному происходит из-за явления электростатической индукции. Под действием электрического поля заряженного тела в незаряженном шарике происходит перераспределение зарядов: на стороне, ближней к заряженному телу, концентрируется индуцированный заряд противоположного знака, а на дальней стороне — заряд того же знака. Поскольку сила кулоновского взаимодействия убывает с расстоянием ($F \sim 1/r^2$), сила притяжения между заряженным телом и ближними индуцированными зарядами оказывается больше силы отталкивания от дальних индуцированных зарядов, что приводит к возникновению результирующей силы притяжения.