Номер 3, страница 112 - гдз по физике 8 класс учебник Громов, Родина

Глава 3. Электрические явления. Параграф 27. Объяснение электризации. Закон сохранения заряда. Вопросы - номер 3, страница 112.

Условие.

3. Почему на эбонитовой палочке и на шерсти при их соприкосновении образуются заряды, которые равны по модулю и противоположны по знаку?

Решение.

3. Это явление, называемое электризацией трением (или трибоэлектрическим эффектом), объясняется переходом электронов от одного тела к другому при их тесном контакте.

Изначально и эбонитовая палочка, и шерсть электрически нейтральны. Это значит, что в атомах каждого вещества количество положительно заряженных протонов в ядре равно количеству отрицательно заряженных электронов на орбиталях.

Разные вещества обладают разной способностью удерживать свои внешние электроны. Это свойство называется сродством к электрону. У эбонита сродство к электрону выше, чем у шерсти. Поэтому при трении, когда поверхности тел сближаются на очень малые расстояния, часть электронов с внешних оболочек атомов шерсти переходит на эбонитовую палочку.

В результате этого процесса эбонитовая палочка получает избыточное количество электронов и приобретает суммарный отрицательный заряд, а шерсть, потеряв такое же количество электронов, испытывает их недостаток и приобретает суммарный положительный заряд.

Этот процесс подчиняется закону сохранения электрического заряда. Система "эбонитовая палочка + шерсть" является электрически изолированной. Её суммарный заряд до трения был равен нулю. Следовательно, и после трения он должен остаться равным нулю. Если $q_{эбонит}$ — заряд палочки, а $q_{шерсть}$ — заряд шерсти, то $q_{эбонит} + q_{шерсть} = 0$. Из этого равенства следует, что $q_{эбонит} = -q_{шерсть}$. Это математически доказывает, что заряды равны по модулю ($|q_{эбонит}| = |q_{шерсть}|$) и противоположны по знаку.

Ответ: При соприкосновении и трении электроны переходят с шерсти на эбонитовую палочку. Вследствие этого на палочке возникает избыток электронов (отрицательный заряд), а на шерсти — их недостаток (положительный заряд). Так как каждый электрон, покинувший шерсть, оказывается на палочке, то количество приобретенного палочкой отрицательного заряда в точности равно количеству потерянного шерстью положительного заряда. Поэтому заряды равны по модулю и противоположны по знаку в соответствии с законом сохранения электрического заряда.

4. Закон сохранения электрического заряда — это фундаментальный закон физики, который гласит:

В электрически изолированной (замкнутой) системе алгебраическая сумма электрических зарядов всех тел остается постоянной при любых процессах, происходящих в этой системе.

Это означает, что электрический заряд не может быть создан или уничтожен, он может только передаваться от одного тела к другому или перераспределяться внутри тела. Например, при рождении пары частиц (электрон и позитрон) из нейтрального фотона, их суммарный заряд $(-e) + (+e) = 0$ также равен нулю, как и заряд исходного фотона.

Математически для системы, состоящей из $\text{n}$ тел, закон можно записать в виде:

$q_1 + q_2 + q_3 + \dots + q_n = \text{const}$

где $q_1, q_2, \dots, q_n$ — заряды тел, входящих в замкнутую систему.

Ответ: В замкнутой (электрически изолированной) системе алгебраическая сумма зарядов всех тел сохраняется.