Номер 358, страница 57 - гдз по физике 8 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Электрические явления. Проводники и непроводники электричества. Закон Кулона. Электрическое поле - номер 358, страница 57.

Условие.

358. Мелкие кусочки бумаги лучше притягиваются к заряженной палочке, если они расположены на проводящей пластинке, а не на изоляторе. Объясните этот факт.

Решение.

Решение

Это явление объясняется электростатической индукцией и поляризацией диэлектриков.

Когда к нейтральным кусочкам бумаги (которые являются диэлектриком) подносят заряженную палочку (например, положительно заряженную), происходит поляризация. На стороне кусочка бумаги, ближней к палочке, наводится (индуцируется) отрицательный заряд, а на дальней стороне — положительный. Поскольку сила электростатического взаимодействия убывает с расстоянием, сила притяжения между палочкой и ближним отрицательным зарядом оказывается больше силы отталкивания между палочкой и дальним положительным зарядом. В результате возникает суммарная сила, притягивающая кусочек бумаги к палочке.

Рассмотрим два случая, описанные в задаче:

1. Бумага на изоляторе. Если кусочки бумаги лежат на поверхности изолятора, то индуцированный на их нижней стороне положительный заряд не может покинуть бумагу, так как в изоляторе нет свободных носителей заряда для его перемещения. Притяжение к палочке существует, но оно ослаблено отталкиванием со стороны этих положительных зарядов.

2. Бумага на проводящей пластинке. Если бумага лежит на проводнике, ситуация кардинально меняется. Под действием электрического поля заряженной палочки в проводнике происходит электростатическая индукция: свободные электроны из объема проводника притягиваются к его поверхности, расположенной под кусочками бумаги. Эти электроны нейтрализуют положительный заряд, индуцированный на нижней стороне бумаги. Иначе говоря, одноименный с палочкой заряд «стекает» с бумаги в проводник и отталкивается на его дальние участки (или в землю, если проводник заземлен). В результате на кусочке бумаги остается нескомпенсированный избыточный отрицательный заряд.

Таким образом, сила притяжения между положительно заряженной палочкой и фактически отрицательно заряженным кусочком бумаги на проводнике становится значительно сильнее, чем сила притяжения к просто поляризованному, но в целом электронейтральному кусочку бумаги на изоляторе.

Ответ: Когда кусочки бумаги лежат на проводящей пластинке, одноименный с зарядом палочки индуцированный заряд с бумаги переходит в проводник за счет электростатической индукции. На бумаге остается избыточный разноименный заряд, что значительно усиливает силу притяжения к палочке по сравнению со случаем, когда бумага на изоляторе просто поляризуется, оставаясь в целом нейтральной.