Если человек прикоснётся рукой к наэлектризованным шарам электрофорной машины, то у него волосы поднимутся вверх. Почему?
Человек является проводником электрического тока, поэтому статистическое электричество от шара электроскопа передается человеку. Волосы приобретут одноименный заряд и будут отталкиваться друг от друга.
Для объяснения данного явления необходимо обратиться к физике электрических явлений, а именно к понятию электризации, взаимодействия электрических зарядов и действия электростатических сил.
Электризация и зарядка тел
Когда человек касается рукой наэлектризованного шара электрофорной машины, происходит передача электрических зарядов. Электрофорная машина — это устройство, которое используется для накопления электрического заряда. На её шарах собирается электрический заряд, часто положительный или отрицательный. При контакте с этим шаром человек получает часть накопленного заряда (например, если шар заряжен положительно, положительные заряды передаются телу человека, либо из тела удаляются электроны, оставляя его положительно заряженным). Таким образом, тело человека в целом становится наэлектризованным.
Распределение заряда по телу человека
Электрические заряды, согласно законам электростатики, стремятся распределяться по поверхности проводника равномерно. Человеческое тело и волосы являются хорошими проводниками электричества. Когда человек наэлектризован, заряды распространяются по его телу, включая волосы. Волосы, как отдельные объекты, становятся заряженными и получают одноимённый заряд (например, все волосы могут стать положительно заряженными).
Взаимодействие одноимённых зарядов
Согласно закону Кулона, одноимённые заряды отталкиваются. Если все волосы заряжены одинаково (например, положительно), то между ними возникает сила отталкивания. Это приводит к тому, что волосы не могут оставаться прижатыми друг к другу, они начинают "расталкиваться" в стороны. Эта сила отталкивания заставляет волосы подниматься вверх, так как они пытаются максимально удалиться друг от друга.
Электростатическое равновесие и действие внешних сил
Подъём волос усиливается, если наэлектризованный человек находится вблизи источника электрического заряда (например, рядом с электрофорной машиной). В этом случае внешние электростатические силы (например, сила притяжения к заряженному шару) также могут воздействовать на волосы, усиливая их подъём и растяжение.
Роль материала волос и окружающей среды
Материал волос и влажность воздуха также играют роль. Если волосы сухие, то они легче становятся наэлектризованными, так как сухие материалы хуже проводят заряды, что способствует накоплению заряда на поверхности волос. Влажный воздух, напротив, частично разряжает электрический заряд тела, поэтому эффект подъёма волос в таких условиях будет слабее.
Энергия и устойчивость положения волос
Когда волосы поднимаются, они занимают такое положение, при котором электрические силы отталкивания между зарядами на волосах находятся в равновесии с силами гравитации, действующими на сами волосы. Таким образом, волосы остаются приподнятыми вверх до тех пор, пока заряд на теле человека сохраняется.
Этот эффект демонстрирует действие электростатических сил, а также иллюстрирует такие физические законы, как закон Кулона, принципы электризации и распределения зарядов на проводниках.
Пожауйста, оцените решение
