Номер 213, страница 104, часть 2 - гдз по физике 9 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 2. Материалы для повторения при подготовке к экзамену. 6. Электромагнитные явления - номер 213, страница 104.

Условие.

213. Около небольшой металлической пластины, укреплённой на изолирующей подставке, подвесили на шёлковой нити лёгкую металлическую незаряженную гильзу (рис. 67). Когда пластине сообщили положительный заряд, гильза пришла в движение. Опишите движение гильзы и объясните его.

Рис. 67

Решение.

Решение

Движение гильзы можно разделить на несколько этапов:

1. Когда положительно заряженную пластину подносят к незаряженной металлической гильзе, на гильзе происходит явление электростатической индукции. Свободные электроны, имеющиеся в металле гильзы, притягиваются к положительному заряду пластины и смещаются на ту сторону гильзы, которая ближе к пластине. В результате эта сторона гильзы приобретает избыточный отрицательный заряд. Противоположная, дальняя от пластины сторона гильзы, наоборот, теряет электроны и заряжается положительно.

2. Несмотря на то что в целом гильза остается электрически нейтральной, на нее начинает действовать сила притяжения. Это связано с тем, что отрицательно заряженная часть гильзы находится ближе к пластине, чем положительно заряженная. Согласно закону Кулона, сила взаимодействия между зарядами убывает с увеличением расстояния между ними. Поэтому сила притяжения между положительным зарядом пластины и индуцированным отрицательным зарядом на ближней стороне гильзы будет больше, чем сила отталкивания между зарядом пластины и индуцированным положительным зарядом на дальней стороне гильзы. В результате возникает результирующая сила, направленная к пластине, и гильза начинает к ней притягиваться.

3. Гильза движется к пластине и касается ее. В момент касания гильза и пластина, являясь проводниками, обмениваются зарядами. Часть положительного заряда переходит с пластины на гильзу (или, что эквивалентно, часть свободных электронов переходит с гильзы на пластину). В результате гильза приобретает собственный положительный заряд, одноименный с зарядом пластины.

4. Сразу после получения заряда гильза и пластина оказываются одноименно заряженными (обе положительно). Между ними возникает сила электростатического отталкивания, которая отбрасывает гильзу от пластины. Гильза отклонится на некоторый угол и после нескольких колебаний установится в положении равновесия, где сила отталкивания будет уравновешена составляющей силы тяжести и силой натяжения нити.

Ответ: Сначала незаряженная гильза притянется к положительно заряженной пластине. Коснувшись ее, гильза получит часть положительного заряда, после чего оттолкнется от пластины и будет висеть на нити, отклонившись от нее на некоторый угол.