В одном из опытов И. Ньютон наблюдал, как кусочки бумаги, помещённые внутри металлического кольца, лежащего на столе и накрытого стеклом, при натирании стекла начинали «плясать». Объясните причину этой электрической «пляски».
Кусочкам бумаги, лежащим на столе, сообщается заряд вследствие электризации, противоположный заряду стекла. Кусочки бумаги притягиваются к стеклу. При соприкосновении со стеклом они заряжаются зарядом того же знака, что и заряд стекла, отталкиваются от него, падают на стол и разряжаются. Затем всё повторяется.
Для объяснения причины явления электрической «пляски» кусочков бумаги в опыте И. Ньютона нужно обратиться к основам электростатики и понять, какие процессы происходят при натирании стекла и взаимодействии объектов в электрическом поле.
Когда стеклянная поверхность натирается о другой материал (например, ткань), происходит процесс электризации. Это связано с тем, что в результате трения электроны переходят от одного вещества к другому. В случае стекла, обычно оно теряет электроны и заряжается положительно. Материал, которым натирают стекло, наоборот, приобретает электроны и заряжается отрицательно.
После натирания стекла вокруг заряженной поверхности создаётся электрическое поле. Это поле является невидимой областью воздействия, в пределах которой заряженные частицы или тела испытывают силу электрического взаимодействия.
Кусочки бумаги, находящиеся внутри металлического кольца, изначально нейтральны, то есть их положительные и отрицательные заряды равны по величине и компенсируют друг друга. Однако в присутствии электрического поля, создаваемого заряженным стеклом, в кусочках бумаги возникает явление поляризации. Поляризация — это процесс перераспределения зарядов внутри нейтрального тела под действием внешнего электрического поля. В результате один конец каждого кусочка бумаги приобретает слабый положительный заряд, а другой — слабый отрицательный.
Поскольку стекло натёрто и заряжено положительно, оно начинает притягивать противоположные заряды (отрицательные) на ближнем конце кусочков бумаги. Это приводит к возникновению силы притяжения между стеклом и бумажными кусочками, из−за чего они начинают двигаться в сторону стекла.
Когда кусочек бумаги касается заряженного стекла или находится вблизи него, часть зарядов может перетекать от стекла на бумагу. Теперь бумага сама становится заряженной. Однако заряды на бумаге и стекле оказываются одноимёнными (например, оба положительные), и между ними возникает сила отталкивания. Кусочек бумаги отталкивается от стекла и падает обратно на стол. После этого процесс может повториться: бумага снова поляризуется, притягивается к стеклу, заряжается и отталкивается. Эти циклические движения и создают эффект «пляски».
Металлическое кольцо в данном опыте служит лишь подставкой и не участвует в создании электрического поля. Оно изолирует кусочки бумаги от внешних факторов, чтобы электростатические эффекты были более заметны. Стекло, напротив, играет ключевую роль, так как именно оно становится источником электрического поля.
Таким образом, «пляска» кусочков бумаги объясняется взаимодействием электрических зарядов, процессами поляризации и перераспределением зарядов между стеклом и бумагой.
Пожауйста, оцените решение
