Номер 380, страница 60 - гдз по физике 8 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Электрические явления. Проводники и непроводники электричества. Закон Кулона. Электрическое поле - номер 380, страница 60.

Условие.

► 380. Возьмите маленький кусочек ваты. Хорошо на-электризуйте пластмассовую палочку и опустите на кусочек ваты. Он притянется и наэлектризуется. Затем рывком стряхните кусочек с палочки и быстро поднесите снова палочку к кусочку ваты. Почему он будет парить в воздухе (рис. 57)?

Рис. 57

Решение.

Решение

Это явление объясняется взаимодействием электрических зарядов. Разберем процесс по шагам:

1. Когда мы наэлектризовываем пластмассовую палочку (например, трением о шерсть), она приобретает электрический заряд (обычно отрицательный).

2. При поднесении заряженной палочки к нейтральному кусочку ваты, в вате происходит явление электрической поляризации. Ближе к палочке в молекулах ваты смещаются положительные заряды, а дальше — отрицательные. Поскольку разноименные заряды притягиваются сильнее, чем отталкиваются одноименные (из-за разного расстояния до палочки), возникает сила притяжения, и вата прилипает к палочке.

3. В момент контакта часть заряда с палочки переходит на кусочек ваты. Этот процесс называется электризацией через соприкосновение. В результате и палочка, и вата оказываются заряженными одноименно (в нашем примере — отрицательно).

4. После того как мы стряхнули вату, и палочка, и вата остаются одноименно заряженными. Согласно закону взаимодействия зарядов, одноименные заряды отталкиваются. Поэтому, когда мы снова подносим палочку к вате (например, снизу), между ними возникает сила электростатического отталкивания, направленная вверх.

5. Кусочек ваты очень легкий, поэтому на него действует небольшая сила тяжести $F_т = mg$, направленная вниз. Сила электрического отталкивания $F_э$ направлена вверх. Если подобрать такое расстояние между палочкой и ватой, при котором сила отталкивания станет равной по модулю силе тяжести ($F_э = F_т$), то эти две силы уравновесят друг друга. В этом состоянии равновесия кусочек ваты будет парить в воздухе.

Ответ: Кусочек ваты будет парить в воздухе, потому что после соприкосновения с наэлектризованной палочкой он приобретает заряд того же знака. В результате между палочкой и ватой возникает сила электростатического отталкивания, которая, будучи направленной вверх, уравновешивает действующую на легкий кусочек ваты силу тяжести.