Номер 5, страница 182, часть 2 - гдз по физике 8 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 2. Олимпиадные задачи. Глава III. Электрические явления. Параграф 14. Закон сохранения электрического заряда. Закон Кулона - номер 5, страница 182.

Условие.

5. К сфере незаряженного электрометра, не касаясь её, подносят положительно заряженную палочку. Затем, не убирая палочку, касаются рукой сферы электрометра, после чего убирают руку, а затем палочку. Будет ли электрометр заряжен в результате такого опыта? Если да, то зарядом какого знака? Обоснуйте свой ответ и проиллюстрируйте его рисунками с перераспределением зарядов в электрометре при проведении опыта.

Решение.

Да, в результате описанного опыта электрометр будет заряжен. Он приобретет заряд, противоположный по знаку заряду палочки, то есть отрицательный. Этот способ зарядки называется электростатической индукцией (или зарядкой через влияние).

Рассмотрим процесс поэтапно, сопровождая каждый этап описанием соответствующего рисунка.

1. Поднесение положительно заряженной палочки к незаряженному электрометру.

Когда к сфере нейтрального электрометра подносят положительно заряженную палочку, свободные электроны в проводящей системе электрометра (сфера, стержень, лепестки) притягиваются к палочке. Они перемещаются и скапливаются на сфере, сообщая ей избыточный отрицательный заряд. На лепестках, наоборот, возникает недостаток электронов, что приводит к появлению на них избыточного положительного заряда. Поскольку оба лепестка заряжены одноимённо (положительно), они отталкиваются друг от друга и расходятся.

(Рисунок 1: К сфере электрометра поднесена палочка со знаком «+». На сфере электрометра сконцентрированы знаки «-». На лепестках электрометра – знаки «+». Лепестки разведены в стороны).

2. Заземление электрометра.

Не убирая палочку, к сфере электрометра прикасаются рукой. Тело человека является проводником, и через него электрометр соединяется с Землёй (происходит заземление). Земля — это огромный резервуар зарядов. Положительный заряд, скопившийся на лепестках, притягивает электроны из земли. Электроны перетекают по телу человека на электрометр и нейтрализуют положительный заряд лепестков. В результате лепестки опускаются. Избыточные электроны на сфере удерживаются силой притяжения к положительной палочке и не могут уйти в землю. В этот момент электрометр в целом приобретает избыточный отрицательный заряд.

(Рисунок 2: Положительно заряженная палочка находится у сферы. Сферы касается рука. Электроны из земли через руку переходят на электрометр. Лепестки висят вертикально, так как их заряд нейтрализован. На сфере сохраняется избыточный отрицательный заряд).

3. Прекращение заземления и удаление палочки.

Сначала убирают руку, разрывая контакт с землей. Избыточные электроны оказываются «запертыми» на электрометре, так как их по-прежнему удерживает электрическое поле палочки. Затем убирают палочку. Притягивающая сила исчезает, и избыточные электроны под действием сил взаимного отталкивания равномерно распределяются по всей поверхности проводника (сфере, стержню и лепесткам). В результате и сфера, и лепестки получают отрицательный заряд. Получив одноимённые заряды, лепестки снова отталкиваются друг от друга и расходятся.

(Рисунок 3: Палочка и рука убраны. Знаки «-» равномерно распределены по всей поверхности электрометра, включая лепестки. Лепестки разведены в стороны, так как заряжены отрицательно).

Таким образом, электрометр зарядился отрицательно в результате электростатической индукции.

Ответ: Да, электрометр будет заряжен отрицательным зарядом.