Номер 13.17, страница 64 - гдз по физике 8 класс задачник Генденштейн, Кирик

Электромагнитные явления. 13. Домашние экспериментальные задания - номер 13.17, страница 64.

Условие.

13.17. Зарядите бумажный султан и поднесите к нему руку. Почему бумажные полоски притягиваются к руке?

Решение.

Решение

Притяжение бумажных полосок заряженного султана к руке объясняется явлением электростатической индукции.

Тело человека электрически нейтрально, то есть суммарный заряд в нем равен нулю. Однако оно является проводником, что означает наличие в нем свободных заряженных частиц (электронов), которые могут перемещаться под действием внешнего электрического поля.

Когда мы заряжаем бумажный султан (например, путем трения), он приобретает избыточный электрический заряд, допустим, отрицательный.

При поднесении отрицательно заряженного султана к руке, его электрическое поле начинает действовать на свободные заряды в руке. Свободные электроны (отрицательные заряды) в руке отталкиваются от султана и смещаются вглубь тела. В результате на части руки, ближайшей к султану, образуется недостаток электронов, то есть возникает индуцированный (наведенный) положительный заряд. На более удаленных от султана частях тела, наоборот, скапливается избыточный отрицательный заряд. Этот процесс называется поляризацией проводника.

Между отрицательно заряженными полосками султана и индуцированными зарядами на руке возникают силы электрического взаимодействия. Полоски притягиваются к ближайшим к ним положительным зарядам и отталкиваются от более удаленных отрицательных зарядов.

Согласно закону Кулона, сила электростатического взаимодействия обратно пропорциональна квадрату расстояния между зарядами ($F \sim 1/r^2$). Так как расстояние от полосок до индуцированных положительных зарядов на поверхности руки меньше, чем расстояние до индуцированных отрицательных зарядов, сила притяжения оказывается больше силы отталкивания.

В итоге результирующая сила направлена в сторону руки, что и вызывает притяжение бумажных полосок. Аналогичное явление наблюдалось бы, если бы султан был заряжен положительно: тогда к его поверхности в руке притянулись бы электроны, создав индуцированный отрицательный заряд, и итоговая сила все равно была бы силой притяжения.

Ответ: Бумажные полоски притягиваются к руке из-за явления электростатической индукции. Заряженные полоски создают электрическое поле, которое вызывает перераспределение зарядов в руке (являющейся проводником). На ближней к полоскам стороне руки возникает заряд противоположного знака, а на дальней — одноименного. Поскольку сила притяжения к ближайшим зарядам больше силы отталкивания от дальних, возникает результирующая сила притяжения.