Номер 5, страница 116 - гдз по физике 8 класс учебник Громов, Родина

Глава 3. Электрические явления. Параграф 28. Электрическое поле. Вопросы - номер 5, страница 116.

Условие.

5. Почему нейтральные кусочки бумаги притягиваются к наэлектризованному телу?

Решение.

5. Решение

Нейтральные кусочки бумаги притягиваются к наэлектризованному телу из-за явления, называемого электростатической индукцией или поляризацией диэлектрика. Бумага является диэлектриком, то есть веществом, в котором заряды (электроны) не могут свободно перемещаться по всему объему, но могут смещаться внутри своих атомов или молекул.

Рассмотрим, что происходит, когда к нейтральному кусочку бумаги подносят, например, отрицательно заряженную палочку. Электрическое поле палочки действует на заряды в бумаге. Хотя в целом кусочек бумаги электронейтрален (количество протонов равно количеству электронов), под действием внешнего поля происходит перераспределение зарядов.

Отрицательно заряженная палочка отталкивает электроны в атомах бумаги. В результате электронные облака атомов смещаются в сторону, дальнюю от палочки. Это приводит к тому, что на стороне кусочка бумаги, ближайшей к палочке, возникает небольшой избыточный положительный заряд (из-за обнажившихся ядер атомов), а на дальней стороне — избыточный отрицательный заряд (из-за сместившихся электронов). Этот процесс разделения зарядов в диэлектрике под действием внешнего электрического поля называется поляризацией.

Теперь между заряженной палочкой и поляризованным кусочком бумаги действуют электрические силы. Возникает сила притяжения между отрицательным зарядом палочки и индуцированным положительным зарядом на ближней стороне бумаги, а также сила отталкивания между палочкой и индуцированным отрицательным зарядом на дальней стороне.

Согласно закону Кулона, сила электрического взаимодействия обратно пропорциональна квадрату расстояния между зарядами ($F \sim 1/r^2$). Поскольку индуцированные положительные заряды на бумаге находятся ближе к палочке, чем индуцированные отрицательные, сила притяжения будет больше, чем сила отталкивания. В результате возникает суммарная (результирующая) сила, которая направлена в сторону палочки, то есть происходит притяжение.

Если бы к бумаге поднесли положительно заряженное тело, процесс был бы аналогичным, но заряды сместились бы в противоположных направлениях: электроны притянулись бы к телу, создав на ближней стороне отрицательный заряд, а на дальней — положительный. И в этом случае сила притяжения преобладала бы над силой отталкивания.

Ответ: Нейтральные кусочки бумаги притягиваются к наэлектризованному телу вследствие явления электростатической индукции (поляризации). Под действием электрического поля заряженного тела в нейтральных кусочках бумаги происходит перераспределение зарядов: на стороне, ближней к телу, возникает заряд противоположного знака, а на дальней — одноименного. Так как сила притяжения между разноименными зарядами, находящимися ближе, больше силы отталкивания между одноименными зарядами, находящимися дальше, возникает результирующая сила притяжения.