Номер 13.19, страница 64 - гдз по физике 8 класс задачник Генденштейн, Кирик

Электромагнитные явления. 13. Домашние экспериментальные задания - номер 13.19, страница 64.

Условие.

13.19. Как, используя электрическое поле вокруг заряженной палочки, заставить кусочек ваты парить в воздухе? Проделайте опыт и дайте ему объяснение.

Решение.

Чтобы заставить кусочек ваты парить в воздухе, используя электрическое поле заряженной палочки, необходимо создать условия, при которых сила электрического отталкивания, действующая на вату, уравновесит силу тяжести. Для этого нужно провести следующий опыт.

Сначала следует наэлектризовать палочку (например, эбонитовую или пластмассовую), потерев ее о шерсть или мех. В результате трения палочка приобретет электрический заряд, например, отрицательный.

Далее необходимо передать часть этого заряда кусочку ваты. Самый простой способ — коснуться наэлектризованной палочкой небольшого и легкого кусочка ваты. При контакте часть заряда перейдет с палочки на вату, и оба тела окажутся заряжены одноименно (отрицательно).

После этого, если медленно подносить заряженную палочку снизу к заряженному кусочку ваты, можно наблюдать, как вата поднимается и парит в воздухе. Это явление объясняется равновесием сил.

На кусочек ваты действуют две основные силы: сила тяжести $F_{т} = mg$, направленная вертикально вниз, и сила электрического отталкивания (кулоновская сила) $F_{э}$, которая действует со стороны палочки и направлена вертикально вверх, так как одноименные заряды отталкиваются. Величина кулоновской силы обратно пропорциональна квадрату расстояния между телами. Подбирая расстояние между палочкой и ватой, можно найти положение, в котором модуль силы отталкивания станет равен модулю силы тяжести:

$F_{э} = F_{т}$

В этот момент равнодействующая всех сил, приложенных к вате, становится равной нулю, что и позволяет ей левитировать в воздухе.

Ответ: Необходимо зарядить палочку и кусочек ваты одноименными зарядами, например, путем соприкосновения. Затем следует расположить заряженную палочку под кусочком ваты и подобрать такое расстояние между ними, при котором возникающая сила электрического отталкивания уравновесит силу тяжести, действующую на вату.