Номер 12.20, страница 62 - гдз по физике 8 класс задачник Генденштейн, Кирик

Электромагнитные явления. 12. Электрическое поле - номер 12.20, страница 62.

Условие.

12.20. Две легкие одноименно заряженные гильзы из фольги подвешены на шелковых нитях одинаковой длины в одной точке. Что произойдет, если коснуться одной из гильз рукой?

Решение.

Решение

Изначально обе легкие гильзы из фольги заряжены одноименно, поэтому они отталкиваются друг от друга силой электростатического взаимодействия и висят на некотором расстоянии. Система находится в равновесии под действием силы тяжести, силы натяжения нитей и силы кулоновского отталкивания.

Тело человека является хорошим проводником и имеет очень большую электрическую емкость по сравнению с гильзой. Когда человек касается одной из гильз рукой, он фактически заземляет ее. Это означает, что избыточный электрический заряд с гильзы перетекает через тело человека в землю. В результате гильза, которой коснулись, становится электрически нейтральной (ее заряд становится равным нулю).

После того как одна из гильз разрядилась, сила электростатического отталкивания между гильзами исчезает. Однако вторая гильза остается заряженной. Между заряженным телом (вторая гильза) и нейтральным проводником (первая, разряженная гильза) возникает сила притяжения. Это происходит из-за явления электростатической индукции: электрическое поле заряженной гильзы вызывает перераспределение свободных зарядов в материале нейтральной гильзы. Сторона нейтральной гильзы, обращенная к заряженной, приобретает заряд противоположного знака, а противоположная сторона — заряд того же знака. Поскольку притягивающиеся разноименные заряды оказываются ближе друг к другу, чем отталкивающиеся одноименные, результирующая сила является силой притяжения.

Таким образом, под действием силы притяжения гильзы начнут сближаться и в итоге соприкоснутся.

Примечание: После соприкосновения заряд с заряженной гильзы равномерно распределится между обеими (если они одинаковы), и они снова станут одноименно заряженными. В результате они снова оттолкнутся друг от друга, но разойдутся на меньшее расстояние, чем были вначале, так как величина зарядов на них уменьшится.

Ответ: Гильза, которой коснулись рукой, разрядится (станет нейтральной). Сила отталкивания между гильзами исчезнет, и вместо нее возникнет сила притяжения из-за электростатической индукции. В результате гильзы притянутся друг к другу и соприкоснутся.