Номер 2, страница 112 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин, Иванов

2. В установках для улавливания пыли пропускают воздух через металлические трубы, по оси которых протягивается металлическая проволока. Проволока имеет отрицательный заряд, а труба — положительный. Между ними создаётся сильное электрическое поле. Как будут вести себя пылинки:

а) незаряженные;

б) заряженные положительно или отрицательно?

В данной установке между положительно заряженной трубой и отрицательно заряженной проволокой создается сильное неоднородное электрическое поле. Силовые линии поля направлены от стенок трубы к центральной проволоке. Поведение пылинок будет зависеть от того, имеют ли они электрический заряд.

а) незаряженные;

Когда незаряженная пылинка попадает в электрическое поле, она поляризуется. Это означает, что под действием поля заряды внутри пылинки перераспределяются: сторона, обращенная к отрицательной проволоке, приобретает избыточный положительный заряд, а противоположная сторона — избыточный отрицательный. Поскольку поле является неоднородным (оно значительно сильнее вблизи тонкой проволоки, чем у стенок трубы), сила притяжения, действующая на положительную сторону пылинки, оказывается больше силы отталкивания, действующей на ее отрицательную сторону. В результате возникает результирующая сила, которая втягивает нейтральную пылинку в область наиболее сильного поля, то есть к центральной проволоке.

Ответ: Незаряженные пылинки будут притягиваться к центральной отрицательно заряженной проволоке.

б) заряженные положительно или отрицательно?

На заряженную частицу в электрическом поле действует сила Кулона $F = qE$, направление которой зависит от знака заряда $q$. Электрическое поле $\vec{E}$ направлено от положительной трубы к отрицательной проволоке.

Положительно заряженные пылинки ($q > 0$): на них действует сила, сонаправленная с вектором напряженности поля $\vec{E}$. Таким образом, они будут двигаться по направлению к центральной отрицательно заряженной проволоке.

Отрицательно заряженные пылинки ($q < 0$): на них действует сила, направленная в сторону, противоположную вектору напряженности поля $\vec{E}$. Следовательно, они будут отталкиваться от отрицательной проволоки и притягиваться к положительно заряженным стенкам трубы.

Ответ: Положительно заряженные пылинки будут притягиваться к центральной отрицательной проволоке, а отрицательно заряженные пылинки — к положительно заряженным стенкам трубы.