Номер 10.44, страница 56 - гдз по физике 8 класс задачник Генденштейн, Кирик

Электромагнитные явления. 10. Электризация тел. Проводники и диэлектрики - номер 10.44, страница 56.

Условие.

10.44. Если к струйкам воды, падающей из крана, поднести наэлектризованную палочку, то они сольются в одну сплошную струю. «Не подлежит сомнению, — замечает по этому поводу английский физик-экспериментатор Ч. Бойс, — что именно по этой причине капли дождя во время грозы отличаются такой величиной». Объясните это явление.

Решение.

Решение

Это явление основано на свойстве полярности молекул воды и явлении электростатической индукции (поляризации диэлектриков).

1. Полярность молекулы воды. Молекула воды ($H_2O$) является электрическим диполем. Несмотря на то что в целом она электронейтральна, центры распределения положительных зарядов (ядра атомов водорода) и отрицательных зарядов (электронное облако атома кислорода) в ней не совпадают. Это создает в молекуле два полюса: положительный и отрицательный.

2. Поляризация струй воды. Когда к струйкам воды подносят наэлектризованную палочку, она создает вокруг себя электрическое поле. Под действием этого поля полярные молекулы воды в струйках ориентируются определенным образом: их полюса, имеющие заряд противоположный знаку заряда палочки, поворачиваются к палочке, а одноименные полюса — от нее. В результате на поверхности каждой струйки, обращенной к палочке, возникает индуцированный заряд противоположного знака, а на противоположной стороне — одноименного знака. Поскольку разноименные заряды находятся ближе к палочке, чем одноименные, возникает сила притяжения, и каждая струйка притягивается к палочке.

3. Слияние струй. Важно, что внешнее поле поляризует все струйки. Рассмотрим две соседние струи. Поле палочки индуцирует на их поверхностях заряды. На обращенных друг к другу сторонах соседних струй возникают разноименные индуцированные заряды. Например, если палочка заряжена отрицательно и расположена слева от струй, то левая сторона каждой струи станет положительной, а правая — отрицательной. В этом случае правая (отрицательная) сторона одной струи окажется рядом с левой (положительной) стороной соседней струи. Между этими разноименными зарядами возникает сила электростатического притяжения, которая заставляет струйки сближаться и сливаться в одну сплошную струю.

4. Образование крупных капель дождя во время грозы. Аналогичный процесс происходит в атмосфере во время грозы. Грозовые облака несут огромные электрические заряды, которые создают в воздухе сильные электрические поля. Мелкие капли воды, находящиеся в этих полях, поляризуются так же, как и струйки воды в эксперименте. Поляризованные капли притягиваются друг к другу, сталкиваются и сливаются (этот процесс называется коалесценцией). В результате образуются очень крупные дождевые капли, характерные для грозового ливня.

Ответ: Явление объясняется поляризацией молекул воды в электрическом поле. Наэлектризованная палочка (или заряженные грозовые облака) создает электрическое поле, в котором струйки (или капли) воды поляризуются. Между соседними поляризованными струйками (каплями) возникают силы взаимного электростатического притяжения, которые приводят к их слиянию, образуя одну струю или более крупные капли дождя.