Номер 42, страница 20, часть 2 - гдз по физике 8 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 2. Глава III. Электрические явления. Параграф 13. Электризация тел. Носители электрического заряда - номер 42, страница 20.

Условие.

42. Наблюдение электризации тел и взаимодействия электрических зарядов

Первый опыт

Исследуйте качественно взаимодействие наэлектризованной пластмассовой линейки с подвешенной на нити гильзой из алюминиевой фольги:

а) до касания гильзы наэлектризованной линейкой;

б) после касания гильзы наэлектризованной линейкой.

Объясните наблюдаемые явления.

Наэлектризовать линейку можно, натирая её шерстяной или синтетической тканью.

Второй опыт

Исследуйте качественно, как зависят силы взаимодействия наэлектризованной линейки с подвешенной на нити гильзой от расстояния между ними.

Опишите кратко ваши наблюдения и выводы.

Решение.

Первый опыт

а) до касания гильзы наэлектризованной линейкой;

При поднесении наэлектризованной пластиковой линейки (которая, например, при трении о шерсть приобретает отрицательный заряд) к изначально электрически нейтральной гильзе из фольги, гильза притягивается к линейке.

Объяснение этого явления заключается в электростатической индукции. Под действием электрического поля заряженной линейки свободные электроны в проводящей гильзе перераспределяются. Они отталкиваются от отрицательно заряженной линейки и смещаются на дальнюю от неё сторону гильзы. В результате ближняя к линейке сторона гильзы приобретает избыточный положительный заряд, а дальняя — избыточный отрицательный. Поскольку сила притяжения между разноимёнными зарядами (линейка и ближняя сторона гильзы) больше силы отталкивания между одноимёнными зарядами (линейка и дальняя сторона гильзы) из-за меньшего расстояния, суммарная сила оказывается силой притяжения.

Ответ: Гильза притягивается к линейке вследствие явления электростатической индукции.

б) после касания гильзы наэлектризованной линейкой.

После того как наэлектризованная линейка коснётся гильзы, гильза начнёт отталкиваться от неё.

Это происходит из-за электризации через контакт. В момент соприкосновения часть избыточного заряда с линейки переходит на гильзу. В итоге оба тела становятся заряженными одноимённо (в нашем примере — отрицательно). Согласно основному закону электростатики, тела с одноимёнными зарядами отталкиваются друг от друга.

Ответ: Гильза отталкивается от линейки, так как при контакте она приобретает заряд того же знака, что и у линейки, а одноимённые заряды отталкиваются.

Второй опыт

Для исследования зависимости силы взаимодействия от расстояния используется та же наэлектризованная линейка и гильза, заряженная от неё в предыдущем опыте. Сила отталкивания между ними заставляет гильзу отклоняться от положения равновесия.

Наблюдения и выводы:

Приближая линейку к заряженной гильзе, можно наблюдать, что угол отклонения нити, на которой подвешена гильза, увеличивается. Это означает, что сила отталкивания возрастает.

Удаляя линейку от гильзы, мы видим, что угол отклонения уменьшается, то есть сила отталкивания ослабевает.

Из этих наблюдений можно сделать вывод, что сила электростатического взаимодействия заряженных тел зависит от расстояния между ними. С уменьшением расстояния сила взаимодействия увеличивается, а с увеличением — уменьшается. Это качественное наблюдение согласуется с законом Кулона, согласно которому сила взаимодействия $\text{F}$ между двумя точечными зарядами обратно пропорциональна квадрату расстояния $\text{r}$ между ними ($F \propto \frac{1}{r^2}$).

Ответ: Силы взаимодействия наэлектризованной линейки и гильзы становятся слабее при увеличении расстояния между ними и сильнее при его уменьшении.