Номер 364, страница 58 - гдз по физике 8 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Электрические явления. Проводники и непроводники электричества. Закон Кулона. Электрическое поле - номер 364, страница 58.

Условие.

364. Если поднести руку к наэлектризованной бумажной гильзе, висящей на нити, то гильза притягивается к руке. Почему?

Решение.

Решение

Тело человека является проводником электрического тока, так как содержит большое количество подвижных заряженных частиц (ионов). В обычном состоянии рука электрически нейтральна, то есть суммарный положительный и отрицательный заряды в ней скомпенсированы.

Когда к наэлектризованной гильзе (несущей на себе избыточный заряд) подносят руку, в руке как проводнике происходит явление электростатической индукции. Это означает, что под действием электрического поля гильзы свободные заряды в руке перераспределяются.

На той стороне руки, которая находится ближе к гильзе, накапливается заряд, противоположный по знаку заряду гильзы. Например, если гильза заряжена отрицательно, свободные электроны в руке оттолкнутся от нее и сместятся на дальнюю сторону руки, оставляя на ближней стороне избыток положительных ионов. Если гильза заряжена положительно, то электроны, наоборот, притянутся к ближней стороне руки.

Таким образом, между заряженной гильзой и ближайшей к ней частью руки возникает сила притяжения (так как их заряды разноименные). В то же время между гильзой и дальней частью руки возникает сила отталкивания (так как их заряды одноименные).

Согласно закону Кулона, сила взаимодействия между зарядами обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними ($F \sim 1/r^2$). Поскольку расстояние до притягивающихся разноименных зарядов меньше, чем до отталкивающихся одноименных, сила притяжения оказывается больше силы отталкивания. В результате возникает результирующая сила, направленная в сторону руки, и гильза притягивается к ней.

Ответ: Тело человека является проводником. При поднесении руки к наэлектризованной гильзе на ближней к гильзе стороне руки индуцируется (наводится) заряд, противоположный по знаку заряду гильзы. Сила притяжения между гильзой и этим индуцированным зарядом больше, чем сила отталкивания от одноименного заряда, который смещается на дальнюю часть руки, поэтому гильза притягивается.