Номер 447, страница 70 - гдз по физике 8 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Электрические явления. Электрическое напряжение - номер 447, страница 70.

Условие.

447. В классе провели опыт. Электрофорную машину соединили с проводником А, на котором закреплены листочки металлической фольги. При вращении рукоятки электрофорной машины листочки фольги отклоняются на разные углы (рис. 72). Объясните опыт. Какова роль заземления?

Рис. 72

Решение.

Объясните опыт.

При вращении рукоятки электрофорная машина генерирует электрический заряд. Так как машина соединена с проводником А, этот заряд передается на проводник и на закрепленные на нем листочки металлической фольги. Поскольку и проводник, и листочки являются проводниками, заряд распределяется по их поверхности.

Каждый листочек фольги, согнутый пополам, получает одноименный заряд на обеих своих половинках. Согласно закону Кулона, одноименные заряды отталкиваются. Возникающая сила электростатического отталкивания заставляет половинки каждого листочка расходиться в стороны, преодолевая силу тяжести. В результате листочки отклоняются от вертикального положения.

Листочки отклоняются на разные углы, потому что электрический заряд распределяется по поверхности проводника А неравномерно. Поверхностная плотность заряда $\sigma$ (заряд на единицу площади) различна в разных точках проводника. Там, где плотность заряда больше, листочки фольги получают больший заряд, сила отталкивания между их половинками оказывается сильнее, и угол отклонения увеличивается. На рисунке видно, что наибольший угол отклонения у центральных листочков, что указывает на максимальную плотность заряда в центральной части проводника в данных условиях опыта.

Ответ: При вращении рукоятки электрофорной машины на проводник А и листочки фольги передается электрический заряд. Половинки каждого листочка, получив одноименные заряды, отталкиваются друг от друга. Разные углы отклонения объясняются неравномерным распределением заряда по поверхности проводника, из-за чего на разные листочки приходится разное количество заряда и, соответственно, на них действует разная по величине сила отталкивания.

Какова роль заземления?

Заземление играет ключевую роль в работе электрофорной машины. Земля является огромным проводником, который может принять или отдать практически любое количество электронов, не изменяя при этом своего электрического потенциала (который условно принимается за ноль).

Электрофорная машина работает по принципу электростатической индукции, разделяя заряды. Один из ее полюсов (кондукторов) соединяется с землей. Это позволяет поддерживать потенциал этого полюса равным нулю. В процессе работы машины заряды одного знака уходят в землю (или приходят из земли), в то время как заряды противоположного знака накапливаются на другом, изолированном полюсе. Таким образом, заземление обеспечивает возможность непрерывного накопления большого заряда на одном полюсе и создания значительной разности потенциалов между полюсами машины. Без заземления процесс разделения зарядов быстро прекратился бы из-за взаимной компенсации.

Ответ: Заземление одного из полюсов электрофорной машины необходимо для создания непрерывного потока зарядов (электронов) к машине или от нее. Это позволяет поддерживать потенциал одного полюса равным нулю и накапливать большой заряд на другом полюсе, создавая тем самым высокую разность потенциалов.