Номер 3, страница 139 - гдз по физике 8 класс учебник Хижнякова, Синявина

Глава 8. Строение атома. Элементы классической электронной теории. Параграф 38. Проводники в электрическом поле. Вопросы - номер 3, страница 139.

Условие.

3. Какое свойство однородного металлического проводника используется для защиты чувствительных приборов и других устройств от внешних электрических полей?

Решение.

3. Какое свойство однородного металлического проводника используется для защиты чувствительных приборов и других устройств от внешних электрических полей?

Для защиты чувствительных приборов от внешних электрических полей используется явление электростатической индукции в проводниках, которое приводит к электростатическому экранированию. Когда однородный металлический проводник помещается во внешнее электростатическое поле, свободные заряды (электроны) внутри него приходят в движение. Положительные ионы кристаллической решетки остаются на своих местах, а свободные электроны перемещаются против направления вектора напряженности внешнего поля $ \vec{E}_{внеш} $. В результате этого перераспределения на одной стороне проводника возникает избыточный отрицательный заряд, а на противоположной — избыточный положительный заряд. Эти индуцированные заряды создают собственное внутреннее электрическое поле $ \vec{E}_{внутр} $, направленное противоположно внешнему полю. Перераспределение зарядов продолжается до тех пор, пока напряженность результирующего поля внутри проводника не станет равной нулю: $ \vec{E}_{внутри} = \vec{E}_{внеш} + \vec{E}_{внутр} = 0 $. Таким образом, внутри полости, окруженной металлическим проводником, электрическое поле отсутствует, что и обеспечивает защиту (экранирование) от внешних полей. Это устройство известно как клетка Фарадея.

Ответ: Свойство проводника, заключающееся в том, что под действием внешнего электрического поля свободные заряды в нем перераспределяются таким образом, что напряженность результирующего электростатического поля внутри проводника становится равной нулю. Это явление называется электростатическим экранированием.

4. На каком явлении основано заземление?

Заземление основано на явлении перераспределения электрического заряда между соединенными проводниками до выравнивания их потенциалов. Земля рассматривается как огромный проводник, обладающий очень большой электрической емкостью. Потенциал Земли условно принимается равным нулю ($ \phi_{Земли} = 0 $). Когда какой-либо заряженный проводник соединяют с Землей (заземляют), он образует с ней единую проводящую систему. Если у проводника был избыточный заряд (и, соответственно, ненулевой потенциал), то этот заряд перетекает в землю (или из земли) до тех пор, пока потенциал проводника не станет равным потенциалу Земли, то есть нулю. Благодаря своим огромным размерам, Земля может принять или отдать практически любое количество заряда без заметного изменения своего потенциала. Таким образом, заземление обеспечивает стекание избыточного заряда с проводящих корпусов приборов и устройств, делая их безопасными для человека, так как их потенциал становится равным нулю.

Ответ: Заземление основано на явлении стекания электрического заряда на проводник огромной электроемкости (Землю), в результате чего потенциалы заземляемого тела и Земли выравниваются (становятся равными нулю).