Номер 345, страница 53 - гдз по физике 8 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Электрические явления. Электризация тел. Два рода электрических зарядов. Закон сохранения электрического заряда - номер 345, страница 53.

Условие.

345. Подвешенный на нити комочек ваты поднесли к одному из наэлектризованных шаров электрофорной машины. Объясните, почему комочек будет совершать колебательные движения (рис. 49).

Рис. 49

Решение.

Решение

Колебательные движения комочка ваты между двумя наэлектризованными шарами электрофорной машины объясняются циклическим процессом его перезарядки. Шары электрофорной машины заряжены равными по модулю, но противоположными по знаку зарядами. Пусть левый шар заряжен положительно ($+q$), а правый – отрицательно ($-q$). Комочек ваты изначально электрически нейтрален.

1. Когда нейтральный комочек ваты оказывается в электрическом поле шаров и приближается к одному из них (например, к положительному), в нем происходит явление электростатической индукции. Свободные электроны в материале ваты смещаются к стороне, обращенной к положительному шару. В результате эта сторона комочка приобретает отрицательный заряд, а противоположная — положительный. Так как сила притяжения между положительным шаром и индуцированным отрицательным зарядом на ближней стороне комочка больше силы отталкивания между шаром и индуцированным положительным зарядом на дальней стороне, возникает результирующая сила притяжения. Комочек притягивается к положительному шару.

2. При контакте с положительным шаром часть его заряда переходит на комочек ваты. Комочек становится положительно заряженным.

3. Теперь комочек и шар имеют одноименные (положительные) заряды. Согласно закону Кулона, они начинают отталкиваться. В то же время, отрицательно заряженный правый шар притягивает к себе ставший положительным комочек.

4. Под действием силы отталкивания от левого шара и силы притяжения к правому шару комочек начинает двигаться к отрицательно заряженному шару.

5. Коснувшись правого шара, комочек передает ему свой положительный заряд, а затем приобретает от него отрицательный заряд.

6. Став отрицательно заряженным, комочек отталкивается от отрицательного правого шара и притягивается к положительному левому шару.

7. В результате комочек возвращается к левому шару, касается его, снова заряжается положительно, и весь цикл повторяется.

Этот непрерывный процесс переноса заряда от одного шара к другому, сопровождающийся сменой знака заряда комочка и, как следствие, сменой направления действующих на него электростатических сил, и является причиной его колебательных движений.

Ответ:

Колебания комочка ваты обусловлены периодическим изменением сил электростатического взаимодействия. Нейтральный комочек сначала притягивается к одному из заряженных шаров из-за электростатической индукции. При контакте он приобретает заряд того же знака, что и шар, и отталкивается от него. Затем он притягивается ко второму шару, заряженному противоположно. Коснувшись второго шара, он снова перезаряжается, приобретает заряд противоположного знака и отталкивается от него, возвращаясь к первому шару. Этот циклический процесс перезарядки и является причиной колебательного движения.