Номер 11.4, страница 57 - гдз по физике 8 класс задачник Генденштейн, Кирик

Электромагнитные явления. 11. Закон сохранения электрического заряда. Закон Кулона - номер 11.4, страница 57.

Условие.

11.4. Почему угол отклонения листочков заряженного электроскопа со временем уменьшается?

Решение.

11.4. Угол отклонения листочков заряженного электроскопа со временем уменьшается из-за постепенной потери (утечки) электрического заряда. Этот процесс называется саморазрядом.

Принцип работы электроскопа основан на силе кулоновского отталкивания одноименно заряженных тел. Когда электроскоп заряжен, его листочки получают одинаковый по знаку заряд $\text{q}$ и отталкиваются друг от друга. Сила отталкивания, которая и определяет угол расхождения листочков, пропорциональна величине заряда на них. Уменьшение угла свидетельствует об уменьшении силы отталкивания, а следовательно, и об уменьшении заряда на листочках.

Основная причина утечки заряда — это неидеальность изоляции. Существует два основных пути утечки. Во-первых, это ионизация окружающего воздуха. Воздух не является идеальным изолятором. Под действием естественного радиационного фона (например, космических лучей) часть его молекул постоянно ионизируется, то есть распадается на положительно заряженные ионы и свободные электроны. Эти заряженные частицы, находясь в хаотическом движении, могут контактировать с заряженными листочками электроскопа. Если листочки заряжены, например, отрицательно, они будут притягивать к себе положительные ионы из воздуха, которые при контакте нейтрализуют избыточный отрицательный заряд. Аналогично, положительно заряженные листочки будут нейтрализоваться отрицательными ионами и электронами.

Во-вторых, заряд может стекать через диэлектрическую втулку, которая изолирует металлический стержень электроскопа от корпуса. Любой реальный изолятор обладает конечным, хоть и очень большим, сопротивлением, поэтому через него может протекать очень слабый ток. Утечка усиливается, если изолятор загрязнен или находится во влажной среде, так как влага и примеси повышают его проводимость.

Таким образом, из-за проводимости окружающего воздуха и несовершенства изолятора заряд с электроскопа постепенно стекает, сила отталкивания между листочками уменьшается, и они под действием силы тяжести опускаются, что приводит к уменьшению угла отклонения.

Ответ: Угол отклонения листочков заряженного электроскопа уменьшается со временем из-за постепенной утечки электрического заряда в окружающую среду (через ионизированный воздух) и через неидеальный изолятор, на котором закреплен стержень электроскопа. Это приводит к уменьшению силы электростатического отталкивания между листочками, в результате чего они опускаются под действием силы тяжести.