Упражнение 10 1. Определите знак заряда на металлической гильзе, если поднесенная к ней палочка: a) отрицательно заряжена (рис. 17.11); б) положительно заряжена (рис. 17.12). 2. В нейтральном атоме 4 электрона. Сколько протонов в ядре этого атома? (Ответ: 4) 3. Какой заряд имеет левый шарик (рис. 17.13)? Почему? 4. Какой химический элемент изображен на рисунке 17.14? Чему равен заряд ядра этого атома? Рис. 17.11 =5. Что произойдет с воздушными шарами, если один из них наэлектризовать о газету, а другой - о кусок шерстяной материи и подвесить на некотором расстоянии друг от друга. Почему? 6. Докажите на опыте, что пластмассовую линейку можно наэлектризовать, если потереть ее о сухой лист бумаги. Обоснуйте свои наблюдения. 7. Почему к приземлившемуся самолету сразу не приставляют металлический трап? 8. Иногда при окраске предметов пульверизатором их металлической поверхности сообщают заряд одного знака, а капелькам краски - заряд противоположного знака. Для чего это нужно? *9. Можно ли на концах стеклянной палочки получить одновременно разноименные заряды? Как вы думаете, можно ли добиться такого же результата, если использовать медную палочку? *10. Как зарядить шарик положительным зарядом, имея отрицательно заряженную палочку? *11. Может ли какая-либо частица иметь заряд, равный 1,5е? 20е?
Чтобы определить знак заряда на металлической гильзе, необходимо рассмотреть электрические взаимодействия. Если поднести к ней отрицательно заряженную палочку, то на поверхности гильзы возникнет положительный заряд (вследствие отталкивания электронов внутри материала), а если положительно заряженную палочку – то возникнет отрицательный заряд (связывание и перераспределение электронов в гильзе). Таким образом: а) При поднесении отрицательно заряженной палочки гильза будет иметь положительный заряд. б) При поднесении положительно заряженной палочки гильза будет иметь отрицательный заряд.
В нейтральном атоме количество протонов равно количеству электронов, чтобы атом оставался электрически нейтральным. Поскольку в данном случае указано, что в нейтральном атоме 4 электрона, то в ядре этого атома также должно быть 4 протона.
Чтобы определить заряд левого шарика (на рисунке 17.13), нужно учитывать, что заряд шарика будет зависеть от его взаимодействия с окружением. Если левый шарик отталкивает другие заряженные объекты, это указывает на то, что он имеет одинаковый заряд с ними. Если же он притягивает объекты, то у него заряд, противоположный их заряду. То есть, без конкретных данных о взаимодействиях или наблюдениях, точно определить заряд невозможно.
Для определения химического элемента на рисунке 17.14 нужно обратить внимание на количество протонов в ядре, которое соответствует порядковому номеру элемента в периодической таблице. Если в рисунке указано, какое количество протонов – например, 6, это будет углерод, а заряд ядра равен +6 (так как протоны положительно заряжены).
Если один из воздушных шаров наэлектризовать о газету, а другой – о шерстяную ткань, то один из шаров будет иметь отрицательный заряд, а другой – положительный (в зависимости от того, какой материал использован для трения). Эти заряды будут притягивать друг друга, и шарики могут начать двигаться друг к другу.
Чтобы доказать, что пластмассовую линейку можно наэлектризовать, если потереть ее о сухой лист бумаги, нужно провести эксперимент. Потереть линейку о бумагу и затем поднести ее к небольшим легким предметам, например, кусочкам бумаги или волосам. Если линейка притягивает эти предметы, это подтверждает, что на ней возник заряд. Объяснение наблюдений связано с тем, что во время трения электроны перемещаются с одного тела на другое.
К приземлившемуся самолету сразу не приставляют металлический трап, потому что самолет на высоте может накапливать электрический заряд (например, от трения о воздух). Чтобы избежать искрения и возможного возгорания, сначала используется заземляющий шнур, который снимает заряд.
При окраске предметов пульверизатором необходимо, чтобы металлические поверхности имели заряд одного знака, а капли краски – противоположного, чтобы обеспечить хорошее прилипания краски к поверхности. Это делает процесс окраски более эффективным, поскольку заряды привлекают друг друга, улучшая адгезию.
На концах стеклянной палочки можно получить разноименные заряды, если одну часть палочки потереть о подходящий материал. Однако, стеклянная палочка сама по себе не может производить равные разноименные заряды одновременно. Медная палочка, будучи проводником, не сможет получить разные заряды на концах, так как заряд будет равномерно распределен по всей ее поверхности.
Чтобы зарядить шарик положительным зарядом, используя отрицательно заряженную палочку, нужно поднести палочку к шару, не касаясь его. Это приведет к тому, что электроны в шарике оттолкнутся назад, и на поверхности шарика останется недостаток электронов, создавая положительный заряд.
Частица не может иметь заряд, равный 1,5e или 20e, так как элементарный заряд e – это минимальный заряд, который может иметь заряженная частица. Заряды частиц всегда выражаются в целых кратных числах элементарного заряда.
