Экспериментальное задание 3.1, страница 15 - гдз по физике 8 класс учебник Кабардин

Экспериментальное задание 3.1

Работаем самостоятельно

Исследование действия электрического поля на проводники и диэлектрики

Оборудование: ручка, нить, линейка, кусок проволоки, полиэтиленовый пакет.

Подвешивая на нити линейку и кусок проволоки, исследуйте действие электрического поля наэлектризованного полиэтиленового пакета на диэлектрики и проводники. Пакет для электризации сложите в виде квадрата $10 \times 10 \text{ см}$.

Цель работы: Экспериментально исследовать и сравнить действие статического электрического поля на проводники и диэлектрики.

Оборудование: Ручка, нить, линейка (диэлектрик), кусок проволоки (проводник), полиэтиленовый пакет.

Порядок выполнения:

1. Для создания источника электрического поля необходимо наэлектризовать полиэтиленовый пакет. Для этого, сложив его в квадрат примерно 10х10 см, следует интенсивно потереть его о сухие волосы или шерстяную ткань. В результате трения пакет получит отрицательный электрический заряд.

2. Подвесить на длинной нити сначала линейку, а затем кусок проволоки таким образом, чтобы они могли свободно поворачиваться в горизонтальной плоскости.

3. Поочередно подносить наэлектризованный пакет к подвешенным телам (линейке и проволоке), не касаясь их, и наблюдать за их поведением.

Исследование действия поля на диэлектрик (линейку)

При поднесении заряженного пакета к нейтральной пластиковой линейке, подвешенной на нити, наблюдается притяжение линейки к пакету.

Объяснение: Линейка является диэлектриком. В диэлектриках нет свободных носителей заряда, но под действием внешнего электрического поля происходит поляризация. Молекулы или атомы вещества выстраиваются так, что их положительные заряды смещаются в сторону, противоположную вектору напряженности поля (т.е. к отрицательно заряженному пакету), а отрицательные — в обратную сторону. В результате на поверхности линейки, ближайшей к пакету, возникает некомпенсированный положительный заряд, а на дальней — отрицательный. Сила притяжения между зарядом пакета и ближним индуцированным положительным зарядом на линейке оказывается больше, чем сила отталкивания от дальнего отрицательного заряда, поскольку сила взаимодействия обратно пропорциональна квадрату расстояния. Суммарная сила является силой притяжения.

Ответ: При поднесении наэлектризованного пакета к подвешенной на нити линейке (диэлектрику) наблюдается их взаимное притяжение. Это происходит из-за явления поляризации диэлектрика во внешнем электрическом поле.

Исследование действия поля на проводник (кусок проволоки)

При поднесении заряженного пакета к нейтральному куску проволоки, подвешенному на нити, также наблюдается притяжение проволоки к пакету.

Объяснение: Проволока является проводником, что означает наличие в ней большого количества свободных электронов. Когда к проволоке подносят отрицательно заряженный пакет, его электрическое поле заставляет свободные электроны переместиться на противоположный конец проволоки, как можно дальше от пакета. Этот процесс называется электростатической индукцией. В результате на конце проволоки, ближнем к пакету, возникает избыток положительного заряда (недостаток электронов), а на дальнем конце — избыток отрицательного заряда (избыток электронов). Аналогично случаю с диэлектриком, сила притяжения между отрицательным зарядом пакета и индуцированным положительным зарядом на ближнем конце проволоки оказывается больше силы отталкивания от индуцированного отрицательного заряда на дальнем конце. В итоге проволока притягивается к пакету.

Ответ: При поднесении наэлектризованного пакета к подвешенному на нити куску проволоки (проводнику) наблюдается их взаимное притяжение. Это происходит из-за явления электростатической индукции, в результате которого свободные заряды в проводнике перераспределяются под действием внешнего электрического поля.

Вывод

В ходе эксперимента установлено, что как проводники, так и диэлектрики притягиваются к наэлектризованному телу. Механизмы этого притяжения различны: для диэлектриков — это поляризация связанных зарядов, а для проводников — перераспределение свободных зарядов (электростатическая индукция). Эффект притяжения проводника обычно выражен сильнее, так как свобода перемещения зарядов в нем обеспечивает их более эффективное разделение.