Вариант 2, страница 76 - гдз по физике 8 класс дидактические материалы Марон, Марон

Самостоятельные работы. СР-6. Электризация тел. Электрическое поле. Строение атома - страница 76.

Условие.

Вариант 3

1. Если в сухом помещении потереть сухой рукой надутый воздухом резиновый детский шар и поднести его к какому-либо предмету, то он прилипает к нему и держится много часов. Объясните явление.

2. Тело зарядилось положительно: избыток или недостаток в нём электронов?

3. Известно, что атом лития имеет 3 электрона. Начертите схемы положительного и отрицательного ионов лития.

Решение.

1. Это явление называется электризацией трением и электростатической индукцией. Когда резиновый шар трут о сухую руку, происходит перераспределение зарядов. Резина имеет большее сродство к электронам, поэтому она забирает электроны с поверхности руки и приобретает отрицательный заряд. Рука, соответственно, заряжается положительно.

Когда отрицательно заряженный шар подносят к электрически нейтральному предмету (например, стене), в этом предмете происходит перераспределение зарядов под действием электрического поля шара. Свободные электроны в материале стены отталкиваются от отрицательно заряженного шара и смещаются на дальнюю сторону. В результате, ближняя к шару сторона стены приобретает избыточный положительный заряд.

Между отрицательным зарядом шара и наведенным (индуцированным) положительным зарядом на стене возникает сила электростатического притяжения. Эта сила оказывается больше, чем сила отталкивания между шаром и отрицательно заряженной дальней стороной стены, так как сила взаимодействия обратно пропорциональна квадрату расстояния (согласно закону Кулона, $F = k \frac{|q_1 q_2|}{r^2}$). Поскольку сила притяжения преобладает, шар прилипает к предмету.

Явление наблюдается долго в сухом помещении, потому что резина является диэлектриком (плохо проводит электрический заряд), и сухой воздух также является хорошим изолятором. Это мешает заряду быстро стекать с поверхности шара. Во влажном воздухе молекулы воды способствуют быстрой утечке заряда, и эффект был бы кратковременным.

Ответ: Явление объясняется электризацией шара при трении и последующим притяжением к предмету за счет электростатической индукции.

2. В обычном (электрически нейтральном) состоянии тело содержит одинаковое количество положительных зарядов (протонов в ядрах атомов) и отрицательных зарядов (электронов). Протоны находятся в ядрах и не могут свободно перемещаться, в то время как электроны могут переходить от одного тела к другому.

Заряд тела определяется балансом между протонами и электронами. Если тело теряет часть своих электронов, в нем начинает преобладать положительный заряд протонов. Такое тело становится положительно заряженным.

Следовательно, если тело зарядилось положительно, это означает, что оно потеряло электроны, и в нем образовался их недостаток по сравнению с количеством протонов.

Ответ: В положительно заряженном теле недостаток электронов.

3. Нейтральный атом лития ($\text{Li}$) имеет 3 электрона и, следовательно, 3 протона в ядре. Заряд ядра равен $+3$. Электроны располагаются по оболочкам: 2 электрона на первой, ближайшей к ядру оболочке, и 1 электрон на второй (внешней) оболочке.

Схема положительного иона лития ($Li^+$):
Положительный ион (катион) образуется, когда атом теряет электроны. Атом лития легко отдает свой единственный внешний электрон для достижения стабильной электронной конфигурации. Потеряв один электрон, ион лития будет иметь 3 протона в ядре и 2 электрона на единственной электронной оболочке. Его суммарный заряд станет $+3 - 2 = +1$.
Схематическое изображение:
Ядро: (+3)
Электронная оболочка: 2 электрона ($e^-$).

Схема отрицательного иона лития ($Li^-$):
Отрицательный ион (анион) образуется, когда атом присоединяет лишние электроны. Если атом лития присоединит один электрон, у него будет 3 протона в ядре и 4 электрона. Его суммарный заряд станет $+3 - 4 = -1$. Электроны будут располагаться так: 2 на первой оболочке и 2 на второй.
Схематическое изображение:
Ядро: (+3)
Первая электронная оболочка: 2 электрона ($e^-$).
Вторая электронная оболочка: 2 электрона ($e^-$).

Ответ: Схемы ионов лития: положительный ион ($Li^+$) имеет ядро с зарядом +3 и 2 электрона; отрицательный ион ($Li^-$) имеет ядро с зарядом +3 и 4 электрона.