Вариант 4, 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 4

1. Незаряженный проводящий лёгкий шарик висит на шёлковой нити между заряженным кондуктором электрофорной машины и незаряженной проводящей пластиной. Что произойдёт, если к шарику приблизить кондуктор электрофорной машины? Ответ поясните.

2. Почему электризация трением раньше всего была замечена на непроводящих веществах?

3. Металлический шарик зарядили отрицательно. Что можно сказать о соотношении между числом протонов и электронов в атомах шарика?

Решение.

1. Решение: Когда к незаряженному проводящему шарику приближают заряженный кондуктор электрофорной машины, происходит явление электростатической индукции. Свободные электроны внутри проводящего шарика перераспределяются под действием электрического поля кондуктора.

1. На стороне шарика, ближайшей к кондуктору, скапливается заряд, противоположный по знаку заряду кондуктора. На дальней стороне, соответственно, возникает избыточный заряд того же знака, что и у кондуктора.

2. Так как разноименные заряды на шарике оказываются ближе к кондуктору, чем одноименные, сила притяжения между шариком и кондуктором становится больше силы отталкивания. В результате шарик притягивается к кондуктору.

3. При соприкосновении с кондуктором шарик получает от него часть заряда и заряжается одноименно с ним.

4. После этого одноименно заряженные шарик и кондуктор начинают отталкиваться друг от друга. Шарик движется к незаряженной пластине.

5. Приблизившись к незаряженной проводящей пластине, шарик вызывает на ней электростатическую индукцию и притягивается к ней.

6. Коснувшись пластины, шарик отдает ей свой заряд и снова становится незаряженным.

7. После этого незаряженный шарик вновь притягивается к заряженному кондуктору, и весь процесс повторяется.

Таким образом, шарик начнет совершать колебательные движения между кондуктором и пластиной.

Ответ: Шарик притянется к кондуктору, получит от него заряд, оттолкнется и полетит к незаряженной пластине, отдаст ей заряд и снова притянется к кондуктору. Начнутся непрерывные колебания шарика между кондуктором и пластиной.

2. Решение: Электризация трением была замечена раньше всего на непроводящих веществах (диэлектриках) по двум основным причинам, связанным со свойствами проводимости материалов.

1. Локализация заряда. В диэлектриках (например, в янтаре, стекле, шелке) электрические заряды не могут свободно перемещаться. Когда в результате трения на поверхности диэлектрика возникает избыточный заряд, он остается в том месте, где появился. Это позволяет заряду накапливаться и сохраняться достаточно долго, чтобы его эффект (например, притяжение легких предметов) можно было легко заметить.

2. Стекание заряда с проводников. В проводниках (например, металлах) заряды могут свободно перемещаться. Если держать проводник в руке (тело человека также является проводником) и пытаться наэлектризовать его трением, любой возникающий на нем заряд будет почти мгновенно уходить через тело в землю. В результате проводник не сможет накопить заметный заряд, и явление электризации не будет наблюдаться. Чтобы наэлектризовать проводник, его необходимо изолировать от земли, например, с помощью ручки из диэлектрика. Первые наблюдатели, скорее всего, не знали об этом и держали предметы прямо в руках.

Ответ: В непроводящих веществах (диэлектриках) заряд, полученный при трении, остается на месте и накапливается, что делает его эффекты легко наблюдаемыми. В проводниках, если их не изолировать, заряд мгновенно стекает (например, через тело человека), и явление не проявляется.

3. Решение: В любом веществе атомы состоят из положительно заряженных протонов (в ядре) и отрицательно заряженных электронов (на орбиталях). В электрически нейтральном теле общее число протонов равно общему числу электронов, поэтому их суммарный заряд равен нулю.

Процесс электризации тела заключается в изменении количества электронов в нем, так как протоны прочно связаны в ядрах атомов и не могут перемещаться. Тело заряжается отрицательно, когда оно получает избыточное количество электронов. Тело заряжается положительно, когда оно теряет часть своих электронов.

Поскольку металлический шарик зарядили отрицательно, это означает, что он приобрел дополнительные электроны. Следовательно, общее число электронов в шарике стало больше, чем общее число протонов.

Ответ: В отрицательно заряженном металлическом шарике число электронов ($N_e$) больше числа протонов ($N_p$), то есть $N_e > N_p$.