Ответьте на вопросы, страница 117 - гдз по физике 8 класс учебник Закирова, Аширов

Ответьте на вопросы

1. Почему пыль прилипает к одежде при чистке ее сухой щеткой? Почему этого не происходит, если щетка влажная?

2. Почему тела при трении заряжаются?

3. Почему заряд трущихся тел по величине одинаковый, но противоположный по знаку?

4. Почему после соприкосновения незаряженного тела с заряженным телом они отталкиваются?

5. Почему листочки электроскопа отталкиваются, если к нему приблизить заряженное тело?

1. При чистке одежды сухой щеткой возникает электризация трением. В результате трения щетинок щетки о ткань одежды, и щетка, и одежда приобретают электрические заряды, противоположные по знаку. Наэлектризованные предметы (и щетка, и одежда) начинают притягивать к себе мелкие нейтральные частицы, которыми являются пылинки. Это происходит из-за явления электростатической индукции: в пылинках под действием электрического поля заряженного тела происходит перераспределение зарядов, и та сторона пылинки, которая ближе к телу, приобретает противоположный знак заряда, что приводит к силе притяжения.

Если щетка влажная, этого не происходит, потому что вода является проводником электрического заряда (особенно если это не дистиллированная вода). Влага на щетке обеспечивает путь для стекания возникающего при трении заряда. Заряд быстро нейтрализуется, перетекая на руку человека или рассеиваясь в окружающем воздухе, который из-за влажности тоже становится более проводящим. Поскольку значительный статический заряд не накапливается, электростатической силы притяжения не возникает, и пыль не прилипает к одежде.

Ответ: При трении сухой щеткой об одежду оба предмета электризуются и притягивают пыль. Влажная щетка не накапливает заряд, так как вода является проводником и позволяет заряду стечь.

2. Тела при трении заряжаются из-за процесса, называемого электризацией трением или трибоэлектрическим эффектом. Атомы разных веществ удерживают свои внешние электроны с разной силой. Когда два различных материала приводятся в тесный контакт и трутся друг о друга, происходит обмен электронами между их поверхностями. Материал, атомы которого слабее удерживают электроны, отдает их. Материал, атомы которого сильнее притягивают электроны, их захватывает. В результате тело, потерявшее электроны, приобретает избыточный положительный заряд, а тело, получившее электроны, — избыточный отрицательный заряд.

Ответ: При тесном контакте и трении электроны переходят с одного тела на другое, в результате чего одно тело становится положительно заряженным, а другое — отрицательно.

3. Заряд трущихся тел по величине одинаковый, но противоположный по знаку, в соответствии с законом сохранения электрического заряда. Этот закон гласит, что в замкнутой (изолированной) системе алгебраическая сумма всех электрических зарядов остается постоянной. Два первоначально нейтральных тела до трения образуют замкнутую систему с суммарным зарядом, равным нулю. В процессе трения происходит лишь перераспределение заряда: некоторое количество электронов ($N$) переходит с одного тела на другое. Тело, которое потеряло $N$ электронов, приобретает заряд $q_1 = +N \cdot e$, где $e$ — элементарный заряд. Тело, которое получило эти $N$ электронов, приобретает заряд $q_2 = -N \cdot e$. Таким образом, величины (модули) этих зарядов равны $|q_1| = |q_2| = N \cdot e$, а знаки — противоположны. Суммарный заряд системы остается равным нулю: $q_1 + q_2 = 0$.

Ответ: Это следует из закона сохранения электрического заряда: сколько электронов убыло с одного тела, столько же прибыло на другое, поэтому их заряды равны по модулю и противоположны по знаку.

4. Этот процесс называется электризацией через соприкосновение (или через проводимость). Когда незаряженное проводящее тело соприкасается с заряженным, часть заряда перераспределяется между ними. Например, если к незаряженному телу поднести положительно заряженное, то свободные электроны из незаряженного тела перейдут на заряженное, чтобы частично скомпенсировать его положительный заряд. В результате незаряженное тело потеряет часть своих электронов и само станет положительно заряженным. После этого оба тела будут иметь одноименные (в данном случае положительные) заряды. Согласно основному закону электростатики, одноименные заряды отталкиваются, поэтому тела начнут отталкиваться друг от друга.

Ответ: При соприкосновении часть заряда переходит с заряженного тела на незаряженное, в результате чего оба тела приобретают одноименные заряды и начинают отталкиваться.

5. Этот эффект объясняется явлением электростатической индукции. Электроскоп в исходном состоянии электрически нейтрален, его металлические части (стержень и листочки) содержат равное количество положительных и отрицательных зарядов. Когда к шару электроскопа подносят заряженное тело (не касаясь его), например, отрицательно заряженную палочку, свободные электроны в металлическом стержне и листочках электроскопа отталкиваются от палочки и перемещаются в самую дальнюю от нее часть — на листочки. В результате на листочках скапливается избыточный отрицательный заряд. Поскольку оба листочка становятся заряженными одноименно (отрицательно), они начинают отталкиваться друг от друга под действием кулоновских сил, и угол между ними увеличивается. Если бы к электроскопу поднесли положительно заряженное тело, оно бы притянуло электроны к шару, и на листочках остался бы нескомпенсированный положительный заряд, что также привело бы к их взаимному отталкиванию.

Ответ: Под действием поля заряженного тела свободные заряды в электроскопе перераспределяются так, что его листочки приобретают одноименный заряд и отталкиваются друг от друга.