Номер 35, страница 42, часть 2 - гдз по физике 8 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 2. Глава III. Электрические явления. Параграф 15. Электрическое поле - номер 35, страница 42.

Условие.

35. Наэлектризуйте надутый воздушный шарик трением о шерстяную варежку. Проведите серию опытов, которые помогут убедиться в существовании вокруг шарика электрического поля. Опишите ваши опыты и проиллюстрируйте их фотографиями или видеосъёмкой.

Решение.

Чтобы убедиться в существовании электрического поля вокруг наэлектризованного воздушного шарика, необходимо провести серию опытов, которые демонстрируют его силовое действие на другие тела на расстоянии. Сначала наэлектризуем воздушный шарик, интенсивно потерев его о шерстяную варежку или сухие волосы. В результате трения резиновый шарик приобретет отрицательный электрический заряд за счет перехода электронов с шерсти на его поверхность.

Опыт 1: Взаимодействие с мелкими кусочками бумаги

Подготовка: Нарежьте лист бумаги на очень мелкие кусочки (конфетти) и рассыпьте их на поверхности стола.

Проведение: Медленно поднесите наэлектризованный шарик к кусочкам бумаги на расстояние 1–2 см, не касаясь их.

Наблюдение: Можно увидеть, как мелкие кусочки бумаги начинают "подпрыгивать" и притягиваться к поверхности шарика, прилипая к нему. Это явление можно зафиксировать на фото или видео, показав, как бумажки притягиваются к шарику без непосредственного контакта.

Объяснение: Электрическое поле заряженного шарика действует на электрически нейтральные кусочки бумаги. В диэлектрике (бумаге) происходит явление поляризации: под действием поля шарика заряды внутри атомов и молекул бумаги смещаются. Сторона каждого кусочка бумаги, обращенная к отрицательно заряженному шарику, приобретает избыточный положительный заряд, а противоположная — отрицательный. Поскольку сила притяжения между разноименными зарядами (шарик и ближняя сторона бумажки) больше силы отталкивания одноименных (шарик и дальняя сторона), результирующая сила направлена в сторону шарика.

Ответ: Электрическое поле шарика действует на расстоянии, притягивая легкие незаряженные предметы, что доказывает его существование.

Опыт 2: Взаимодействие со струей воды

Подготовка: Откройте кран так, чтобы из него текла очень тонкая и ровная струйка воды.

Проведение: Поднесите наэлектризованный шарик к струе воды, не касаясь ее.

Наблюдение: Струя воды заметно изгибается, притягиваясь к шарику. Видеосъемка наглядно продемонстрирует это явление.

Объяснение: Молекулы воды ($H_2O$) являются полярными, то есть представляют собой электрические диполи. Это означает, что в каждой молекуле центры положительного и отрицательного зарядов не совпадают. В электрическом поле шарика эти диполи ориентируются таким образом, что их положительно заряженные концы поворачиваются в сторону отрицательно заряженного шарика. В результате возникает сила притяжения, которая и искривляет струю.

Ответ: Электрическое поле шарика способно действовать на полярные молекулы, вызывая видимое отклонение струи воды, что подтверждает наличие поля.

Опыт 3: Взаимодействие со стеной

Подготовка: Повторно наэлектризуйте шарик, если его заряд ослаб.

Проведение: Поднесите шарик к вертикальной стене (или к потолку) и аккуратно отпустите его.

Наблюдение: Шарик "прилипнет" к стене и будет висеть на ней некоторое время, не падая, вопреки силе тяжести. Фотография висящего на стене шарика станет отличной иллюстрацией опыта.

Объяснение: Механизм этого явления аналогичен опыту с бумажками. Электрическое поле шарика поляризует поверхность диэлектрической стены. Участок стены, ближайший к шарику, приобретает индуцированный (наведенный) положительный заряд. Возникающая сила электростатического притяжения между шариком и поляризованным участком стены оказывается достаточной, чтобы скомпенсировать силу тяжести, действующую на шарик.

Ответ: Способность заряженного шарика прилипать к нейтральным вертикальным поверхностям является следствием действия его электрического поля, которое вызывает поляризацию этих поверхностей. Это доказывает существование поля и его силовое действие.