Экспериментальное задание 3.2, страница 17 - гдз по физике 8 класс учебник Кабардин

Экспериментальное задание 3.2

Работаем самостоятельно

Оборудование: две пластмассовые ручки, нить.

Привяжите нить на пластмассовую ручку так, чтобы два её конца длиной по 10 см висели параллельно. Это будет ваш «электроскоп» (рис. 3.14). Чтобы концы нити не слипались и не скручивались, протяните их несколько раз между мокрыми пальцами. Наэлектризуйте другую ручку трением о ткань и прикоснитесь ею несколько раз к месту, где привязана нить (рис. 3.15). Когда концы нити «электроскопа» разойдутся, попробуйте разрядить его прикосновением к месту, где привязана нить, сначала сухим, а затем мокрым пальцем.

Объясните результаты опытов и поясните, чем они важны в практической жизни.

Рис. 3.14

Рис. 3.15

Объясните результаты опытов

Данный опыт демонстрирует принципы электростатики: электризацию, взаимодействие зарядов и различие между проводниками и диэлектриками.

1. Зарядка «электроскопа». Когда наэлектризованная трением ручка прикасается к месту крепления нитей, она передает им часть своего электрического заряда. Поскольку обе нити получают заряд одного знака (например, отрицательный), между ними возникают силы электростатического отталкивания (согласно закону Кулона, одноименные заряды отталкиваются). Эти силы заставляют нити разойтись на некоторый угол, преодолевая силу тяжести. Так работает простейший электроскоп.

2. Прикосновение сухим пальцем. Сухая кожа человека является плохим проводником электричества (диэлектриком). Прикосновение сухим пальцем к заряженным нитям не создает эффективного пути для ухода заряда. Лишь очень небольшая часть заряда может стечь, поэтому нити практически не меняют своего положения и остаются разошедшимися.

3. Прикосновение мокрым пальцем. Вода, особенно с растворенными в ней солями (которые всегда есть на коже), является хорошим проводником электричества. Мокрый палец создает хороший электрический контакт между заряженными нитями и телом человека. Тело человека также является проводником. В результате заряд с нитей быстро перетекает через тело человека в землю (происходит заземление). Лишившись заряда, нити перестают отталкиваться, и под действием силы тяжести они возвращаются в исходное вертикальное положение.

Ответ: Результаты опытов объясняются тем, что сухой палец является диэлектриком и не позволяет заряду стечь с нитей, в то время как мокрый палец является проводником и обеспечивает быстрый отвод заряда (заземление), в результате чего нити опадают.

Поясните, чем они важны в практической жизни

Понимание разницы в проводимости влажных и сухих объектов имеет огромное практическое значение, в первую очередь для электробезопасности.

1. Электробезопасность. Этот опыт наглядно иллюстрирует, почему категорически запрещено прикасаться к электроприборам, розеткам или оголенным проводам мокрыми руками. Сопротивление сухой кожи человека составляет десятки и сотни тысяч Ом, что ограничивает силу тока, проходящего через тело при случайном контакте с напряжением. Однако влажная кожа имеет сопротивление в сотни раз меньше. Согласно закону Ома ($I = U/R$), при том же напряжении $\text{U}$ ток $\text{I}$ через влажное тело будет значительно больше, чем через сухое. Сила тока, превышающая 0.1 А, является смертельно опасной для человека. Поэтому работа с электричеством во влажных помещениях (ванные комнаты, подвалы) или с мокрыми руками многократно увеличивает риск тяжелого поражения электрическим током.

2. Защита от статического электричества. В промышленности, особенно в электронике, статическое электричество может повредить чувствительные компоненты. Работники используют специальные заземляющие браслеты, которые, подобно мокрому пальцу в опыте, обеспечивают постоянный отвод статического заряда с тела человека, предотвращая повреждение микросхем.

3. Заземление. Принцип отвода заряда в землю используется во всех системах электроснабжения. Заземляющий провод в розетке служит для того, чтобы в случае неисправности (например, пробоя изоляции на корпус прибора) ток ушел в землю, а не через тело человека, который может коснуться этого прибора.

Ответ: В практической жизни эти явления важны для соблюдения правил электробезопасности. Опыт показывает, что влага резко снижает электрическое сопротивление, поэтому нельзя пользоваться электроприборами с мокрыми руками, так как это может привести к смертельно опасному поражению электрическим током.