Вариант 9, страница 77 - гдз по физике 8 класс дидактические материалы Марон, Марон

Самостоятельные работы. СР-6. Электризация тел. Электрическое поле. Строение атома - страница 77.

Условие.

Вариант 9

1. Если сухой незаряженной палочкой из оргстекла провести по металлическому стержню электроскопа, то электроскоп показывает заряд. Откуда же появился этот заряд?

2. Если вынуть один капроновый чулок из другого и держать их в руке на воздухе, то они расширяются. Почему?

3. Металлическому шарику сообщают отрицательный заряд. Как при этом изменяется его масса?

Решение.

1. Заряд на электроскопе появляется в результате процесса, называемого электризацией трением или трибоэлектрическим эффектом. Хотя изначально и палочка из оргстекла, и электроскоп были электрически нейтральны, при проведении палочкой по металлическому стержню происходит трение. Вследствие этого контакта и трения часть электронов переходит с одного тела на другое. В паре "металл-оргстекло" электроны, как правило, переходят с металлического стержня на оргстекло. В результате на стержне и лепестках электроскопа образуется недостаток электронов, то есть они приобретают положительный заряд. Одноименно заряженные лепестки электроскопа отталкиваются друг от друга, что и показывает прибор. Таким образом, заряд не возникает из ничего, а является результатом разделения уже существующих зарядов в нейтральных телах за счет механической работы.
Ответ: Заряд появляется в результате электризации трением при контакте палочки и стержня, что приводит к перераспределению электронов между ними и появлению на электроскопе нескомпенсированного заряда.

2. Когда один капроновый чулок вынимают из другого, между их поверхностями возникает трение. Этот процесс вызывает электризацию обоих изделий. В результате на каждом чулке накапливается статический электрический заряд. Поскольку чулки изготовлены из одного и того же материала, они приобретают заряды одного знака (например, оба становятся отрицательно заряженными). Согласно основному закону электростатики, одноименные заряды отталкиваются. Силы электростатического отталкивания действуют как между двумя чулками, так и между отдельными нитями и участками каждого чулка. Так как материал чулок легкий и гибкий, эти силы заставляют их отталкиваться друг от друга и "распушаться", то есть занимать больший объем.
Ответ: При трении друг о друга чулки электризуются, приобретая одноименные заряды. Силы электростатического отталкивания между этими зарядами заставляют чулки расширяться и отталкиваться друг от друга.

3. Отрицательный заряд тела означает, что на нем находится избыточное количество электронов. Чтобы сообщить металлическому шарику отрицательный заряд, на него необходимо перенести определенное число электронов. Электрон является элементарной частицей, которая имеет массу покоя, равную $m_e \approx 9.11 \times 10^{-31}$ кг. Следовательно, при добавлении к шарику электронов его общая масса увеличивается. Изменение массы ($\Delta m$) будет равно произведению числа добавленных электронов ($\text{N}$) на массу одного электрона: $\Delta m = N \cdot m_e$. Несмотря на то, что это увеличение массы чрезвычайно мало и не может быть зафиксировано обычными весами, с физической точки зрения масса тела действительно изменяется.
Ответ: Масса шарика увеличится, так как отрицательный заряд создается избыточными электронами, а каждый электрон имеет собственную массу.