Номер 13.25, страница 65 - гдз по физике 8 класс задачник Генденштейн, Кирик

Электромагнитные явления. 13. Домашние экспериментальные задания - номер 13.25, страница 65.

Условие.

13.25. Зарядите электрометр отрицательным зарядом. Медленно подносите к нему издалека положительно заряженную стеклянную палочку. Вначале угол отклонения стрелки уменьшится до нуля. При дальнейшем приближении заряженной палочки вновь происходит отклонение стрелки электрометра. Объясните это явление.

Решение.

Данное явление объясняется процессом электростатической индукции, то есть перераспределением электрических зарядов в проводнике (электрометре) под действием внешнего электрического поля, создаваемого заряженной палочкой.

Рассмотрим процесс по этапам:

1. Начальное состояние. Электрометр заряжен отрицательно, что означает наличие избытка свободных электронов на его проводящих частях — стержне и стрелке. Поскольку и стержень, и стрелка имеют одноимённый (отрицательный) заряд, они отталкиваются друг от друга, и стрелка отклонена на определённый угол.

2. Приближение положительно заряженной палочки. Когда к электрометру подносят положительно заряженную палочку, её электрическое поле начинает действовать на свободные электроны в электрометре. Положительный заряд палочки притягивает к себе отрицательные заряды. В результате электроны начинают перемещаться с нижней части системы (стрелки и стержня) вверх, к шару электрометра, который ближе к палочке.

3. Уменьшение угла отклонения до нуля. По мере оттока электронов со стрелки и стержня их суммарный отрицательный заряд уменьшается. Это ослабляет силу электростатического отталкивания между ними, и угол отклонения стрелки уменьшается. В определённый момент, когда палочка оказывается на некотором расстоянии, она притягивает к шару такое количество электронов, что на стрелке и стержне их избыток полностью исчезает. Они становятся электрически нейтральными. Сила отталкивания пропадает, и стрелка под действием силы тяжести опускается в вертикальное положение (угол отклонения равен нулю).

4. Повторное отклонение стрелки. При дальнейшем приближении палочки её электрическое поле становится ещё сильнее и продолжает притягивать электроны вверх. Теперь электроны уходят со стрелки и стержня в таком количестве, что на них образуется недостаток электронов, то есть они приобретают положительный заряд. Теперь и стержень, и стрелка заряжены положительно. Как одноимённые заряды, они снова начинают отталкиваться друг от друга, что приводит к новому отклонению стрелки.

Ответ: Явление объясняется электростатической индукцией. Поле положительно заряженной палочки сначала нейтрализует отрицательный заряд на стрелке и стержне электрометра, притягивая избыточные электроны вверх к шару, из-за чего стрелка опускается. При дальнейшем приближении палочки её поле создаёт на стрелке и стержне недостаток электронов, сообщая им положительный заряд, что приводит к их взаимному отталкиванию и новому отклонению стрелки.