Эксперимент в классе, страница 114 - гдз по физике 8 класс учебник Закирова, Аширов

Пронаблюдайте за действием наэлектризованного тела на легкие предметы. Потрите пластмассовую ручку о волосы или шерстяную одежду. Поднесите ее к мелким кусочкам бумаги.

При выполнении данного эксперимента можно наблюдать, как мелкие, лёгкие кусочки бумаги притягиваются к пластмассовой ручке, которую предварительно потёрли о волосы или шерстяную одежду. Бумажки "подпрыгивают" к ручке и прилипают к ней.

Это физическое явление объясняется электризацией тел и электростатическим взаимодействием.

1. Электризация трением

При трении пластмассовой ручки о волосы или шерсть происходит контактная электризация. Вследствие различия в строении атомов, электроны переходят с одного тела на другое. В данном случае, электроны с большей вероятностью перейдут с волос/шерсти на пластмассовую ручку. В результате ручка приобретает избыточный отрицательный электрический заряд, а волосы или шерсть, потерявшие электроны, — положительный.

2. Электростатическая индукция (поляризация)

Кусочки бумаги изначально электрически нейтральны, то есть суммарный положительный заряд всех атомных ядер в них равен суммарному отрицательному заряду всех электронов. Когда к такому нейтральному объекту подносят заряженное тело (нашу ручку), его электрическое поле вызывает перераспределение зарядов внутри бумаги. Так как ручка заряжена отрицательно, она отталкивает свободные и слабо связанные электроны в бумаге на противоположную от себя сторону. Ближняя же к ручке сторона кусочков бумаги становится обеднена электронами и, как следствие, приобретает избыточный положительный заряд. Этот процесс разделения зарядов в проводнике или поляризации молекул в диэлектрике под действием внешнего электрического поля называется электростатической индукцией.

3. Возникновение силы притяжения

В результате поляризации на ближней к ручке стороне кусочка бумаги образуется эффективный положительный заряд, а на дальней — отрицательный. Сила взаимодействия между электрическими зарядами зависит от расстояния между ними (согласно закону Кулона, она обратно пропорциональна квадрату расстояния). Поскольку положительные заряды на бумаге находятся ближе к отрицательно заряженной ручке, чем отрицательные заряды, сила притяжения между ручкой и положительными зарядами бумаги оказывается больше, чем сила отталкивания между ручкой и отрицательными зарядами. В итоге возникает результирующая сила притяжения, которая и заставляет лёгкие кусочки бумаги двигаться к ручке и прилипать к ней.

Ответ: После натирания о волосы или шерсть пластмассовая ручка приобретает электрический заряд. При поднесении этой заряженной ручки к электрически нейтральным кусочкам бумаги происходит явление электростатической индукции: в бумаге перераспределяются заряды. Ближняя к ручке часть бумажки приобретает заряд, противоположный по знаку заряду ручки, что приводит к возникновению результирующей силы притяжения между ручкой и бумагой.