Номер 5, страница 167 - гдз по физике 8 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 6. Электрические явления. Параграф 41. Электризация тел. Задание 39 - номер 5, страница 167.

Условие.

5. Рассмотрите внимательно рисунок 111. Чистым сухим песком заполняют стеклянную воронку, в которую вставлен металлический стержень, соединённый с одним из электрометров. Просыпаясь через воронку, песок падает в металлический стакан, соединённый с другим электрометром. Стрелки обоих электрометров фиксируют наличие электрического заряда, равного по модулю. Объясните наблюдаемое явление.

Рис. 111

Решение.

Наблюдаемое явление объясняется электризацией тел при трении (этот процесс также называют трибоэлектрическим эффектом) и законом сохранения электрического заряда. Когда сухой песок просыпается через стеклянную воронку, его песчинки трутся о внутреннюю поверхность воронки. В результате этого контакта и трения происходит переход электронов с одного тела на другое. Например, атомы стекла могут отдавать электроны, а песчинки — их захватывать. В итоге стеклянная воронка приобретает положительный электрический заряд ($q_{воронка}$), а песок — отрицательный ($q_{песок}$).

Согласно закону сохранения электрического заряда, в замкнутой системе алгебраическая сумма зарядов остается постоянной. Изначально система «воронка + песок» была электрически нейтральна, то есть ее суммарный заряд был равен нулю. После процесса трения суммарный заряд системы также должен остаться равным нулю: $q_{воронка} + q_{песок} = 0$. Из этого следует, что заряды воронки и песка равны по модулю и противоположны по знаку: $q_{воронка} = -q_{песок}$, или $|q_{воронка}| = |q_{песок}|$.

Первый электрометр, соединенный с воронкой через металлический стержень, регистрирует заряд, приобретенный воронкой. Второй электрометр, соединенный с металлическим стаканом, измеряет заряд песка, который, падая в стакан, передает ему свой заряд. Так как модули зарядов, возникших на воронке и на песке, равны, то и стрелки обоих электрометров отклоняются на одинаковый угол, показывая наличие зарядов одинаковой величины.

Ответ: Явление объясняется электризацией трением. При пересыпании песка через воронку происходит разделение зарядов: песчинки и воронка приобретают равные по модулю и противоположные по знаку электрические заряды в соответствии с законом сохранения заряда. Один электрометр измеряет заряд воронки, а другой — заряд песка, попавшего в стакан. Так как модули этих зарядов равны, электрометры показывают одинаковое отклонение стрелок.