Номер 13.20, страница 64 - гдз по физике 8 класс задачник Генденштейн, Кирик

Электромагнитные явления. 13. Домашние экспериментальные задания - номер 13.20, страница 64.

Условие.

13.20. Исследуйте взаимодействие наэлектризованной палочки с небольшой струей воды. Объясните наблюдаемые явления.

Решение.

Решение

Для проведения эксперимента необходимо получить наэлектризованный предмет, например, потерев пластмассовую расческу о волосы или эбонитовую палочку о шерсть. Затем из крана пускают тонкую непрерывную струю воды. Если поднести наэлектризованную палочку к струе, не касаясь её, можно наблюдать, как струя воды изгибается, притягиваясь к палочке. Важно отметить, что струя будет притягиваться к палочке независимо от знака её заряда (положительного или отрицательного).

Это явление объясняется особенностями строения молекулы воды ($H_2O$). Молекула воды является полярной, то есть, будучи в целом электрически нейтральной, она имеет два полюса: положительный и отрицательный. Это связано с тем, что атом кислорода сильнее притягивает электроны, чем атомы водорода, из-за чего на нём возникает небольшой избыточный отрицательный заряд, а на атомах водорода — избыточный положительный заряд. Таким образом, каждая молекула воды представляет собой электрический диполь.

Когда наэлектризованная палочка (например, заряженная отрицательно) подносится к струе воды, она создает вокруг себя электрическое поле. Под действием этого поля полярные молекулы воды в струе переориентируются. Они поворачиваются таким образом, чтобы их положительный полюс был направлен к отрицательно заряженной палочке, а отрицательный — в противоположную сторону.

Сила электрического взаимодействия зависит от расстояния: чем меньше расстояние, тем больше сила. Поэтому сила притяжения между палочкой и ближайшими к ней положительными полюсами молекул воды оказывается больше, чем сила отталкивания между палочкой и более удалёнными отрицательными полюсами. В результате возникает результирующая сила притяжения, которая действует на каждую молекулу и, как следствие, на всю струю воды в целом, заставляя её изгибаться в сторону палочки. Аналогичный процесс происходит, если палочка заряжена положительно, только в этом случае молекулы воды повернутся к ней своим отрицательным полюсом.

Ответ: При поднесении наэлектризованной палочки к тонкой струе воды струя притягивается к палочке. Это объясняется явлением электростатической индукции (поляризации). Молекулы воды являются полярными (электрическими диполями) и под действием электрического поля палочки ориентируются таким образом, что ближайший к палочке конец молекулы имеет заряд, противоположный заряду палочки. Из-за этого сила притяжения становится больше силы отталкивания, и возникает результирующая сила, притягивающая струю к палочке.