Номер 2, страница 122 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин

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?

Это задача на понимание поведения заряженных и незаряженных тел в неоднородном электрическом поле. В описанной установке (электростатическом фильтре) между положительно заряженной трубой и отрицательно заряженной проволокой создается сильное электрическое поле. Это поле является неоднородным: оно наиболее сильное вблизи тонкой центральной проволоки и ослабевает по мере приближения к стенкам трубы.

а) незаряженные;

Когда незаряженная пылинка, которая является диэлектриком, попадает в электрическое поле, она поляризуется. Это значит, что под действием внешнего поля происходит смещение связанных зарядов внутри пылинки. Та сторона пылинки, которая обращена к отрицательной проволоке, приобретает эффективный положительный заряд, а противоположная сторона, обращенная к положительной трубе, — эффективный отрицательный заряд.

Поскольку электрическое поле неоднородно, сила притяжения, действующая на положительную сторону пылинки (находящуюся в области более сильного поля у проволоки), будет превосходить по модулю силу отталкивания, действующую на ее отрицательную сторону (находящуюся в области более слабого поля). В результате на незаряженную пылинку будет действовать результирующая сила, втягивающая ее в область наиболее сильного поля. В данной конфигурации самое сильное поле — у центральной проволоки.

Ответ: Незаряженные пылинки будут поляризоваться и двигаться к центральной отрицательной проволоке, то есть в область с наибольшей напряженностью электрического поля.

б) заряженные положительно или отрицательно?

На заряженную частицу в электрическом поле действует сила Кулона $\vec{F} = q\vec{E}$. Направление этой силы зависит от знака заряда пылинки $q$. Вектор напряженности электрического поля $\vec{E}$ направлен от положительного заряда (труба) к отрицательному (проволока), то есть радиально к центру.

Положительно заряженные пылинки: Если заряд пылинки $q > 0$, то направление силы $\vec{F}$ совпадает с направлением поля $\vec{E}$. Следовательно, положительные пылинки будут двигаться по направлению силовых линий поля — к центральной отрицательно заряженной проволоке.

Отрицательно заряженные пылинки: Если заряд пылинки $q < 0$, то направление силы $\vec{F}$ будет противоположно направлению поля $\vec{E}$. Таким образом, отрицательные пылинки будут двигаться против силовых линий поля, то есть отталкиваться от центральной отрицательной проволоки и притягиваться к внешней положительно заряженной трубе.

Ответ: Положительно заряженные пылинки будут притягиваться к центральной отрицательной проволоке. Отрицательно заряженные пылинки будут притягиваться к стенкам положительно заряженной трубы.