Задача 3.1, страница 17 - гдз по физике 8 класс учебник Кабардин

Задача 3.1. Электрометр зарядили прикосновением наэлектризованной эбонитовой палочки. При повторном приближении наэлектризованной палочки угол отклонения стрелки электрометра увеличился. А при приближении наэлектризованной плексигласовой палочки угол отклонения стрелки электрометра уменьшился. Объясните результаты опытов.

Решение

В основе наблюдаемых явлений лежат законы электростатики, а именно электризация тел, взаимодействие зарядов и явление электростатической индукции. Разберем каждый этап опыта последовательно.

1. Зарядка электрометра. Известно, что при электризации трением (например, о мех или шерсть) эбонитовая палочка приобретает отрицательный заряд ($q < 0$) за счет присоединения электронов. Когда этой палочкой прикасаются к нейтральному электрометру, часть избыточных электронов переходит с палочки на систему "стержень-стрелка" электрометра. Таким образом, электрометр заряжается отрицательно. Так как и стержень, и стрелка имеют теперь одноименные (отрицательные) заряды, они начинают отталкиваться друг от друга силой Кулона, и стрелка отклоняется на некоторый угол.

2. Приближение эбонитовой палочки. Когда к шару уже отрицательно заряженного электрометра вновь подносят отрицательно заряженную эбонитовую палочку (не касаясь), происходит явление электростатической индукции. Электрическое поле палочки отталкивает свободные электроны, находящиеся в стержне электрометра. Эти электроны перемещаются как можно дальше от палочки, то есть вниз — на нижнюю часть стержня и на стрелку. В результате суммарный отрицательный заряд на стрелке и прилегающей к ней части стержня увеличивается. Это приводит к увеличению силы кулоновского отталкивания между ними и, как следствие, к увеличению угла отклонения стрелки.

3. Приближение плексигласовой палочки. Плексиглас (оргстекло) при электризации трением (например, о шелк или бумагу) приобретает положительный заряд ($q > 0$). Когда эту положительно заряженную палочку подносят к отрицательно заряженному электрометру, ее электрическое поле, наоборот, притягивает свободные электроны. Электроны из системы "стержень-стрелка" перераспределяются, смещаясь вверх, к шару электрометра, ближе к палочке. Это приводит к уменьшению (частичной компенсации) отрицательного заряда на стрелке и нижней части стержня. Сила их взаимного отталкивания ослабевает, и под действием силы тяжести стрелка опускается, то есть угол ее отклонения уменьшается.

Ответ: Изначально электрометр был заряжен отрицательно путем контакта с эбонитовой палочкой. Приближение одноименно заряженной (отрицательной) эбонитовой палочки заставляет электроны в электрометре сместиться к стрелке, увеличивая ее заряд и угол отклонения. Приближение разноименно заряженной (положительной) плексигласовой палочки притягивает электроны вверх от стрелки, уменьшая ее заряд и угол отклонения.