Как взаимодействуют друг с другом две эбонитовые палочки,наэлектризованные трением о мех

Коротко: две эбонитовые палочки, натёртые мехом, обычно получают отрицательные заряды и будут отталкиваться друг от друга. Энергия системы уменьшается по мере их приближения, поэтому они стремятся ухватиться подальше друг от друга. Пошаговое объяснение - 1) triboelectric эффект. При трении меха об эбонитовую палочку электрончики часто переходят на эбониту, поэтому эбонитовая палочка становится отрицательно заряженной, а мех — положительно заряженным. Если сделать то же самое и с второй палочкой, она тоже становится отрицательно заряженной. - 2) распределение зарядов. Эбонитовая палочка — изолятор, поэтому заряды в ней в основном остаются на поверхности и распределяются по форме палки. Вне зависимости от точного распределения, обе палочки имеют одинаковый тип заряда (отрицательный), если их натирали одинаково. - 3) сила взаимодействия. Между двумя точечными зарядами действует сила Кулона: F = k · |q1 · q2| / r^2, где k — постоянная (≈ 8.99·10^9 Н·м^2/Кл^2), r — расстояние между частями зарядов. При одинаковых зарядах q1 и q2 имеют тот же знак, значит сила направлена от одной палочки к другой — это отталкивание. - 4) что это значит для двух палочек. Так как оба заряжены отрицательно, q1·q2 > 0, и сила отталкивания. Чем ближе палочки друг к другу, тем сильнее отталкивание; чем дальше — тем слабее. - 5) вариации. Если одна палочка получила больше заряда, или расстояние до другой изменилось, сила изменится по сумме q1q2 и по 1/r^2, но в любом случае останется отталкивающей при одинаковом знаке зарядов. Если бы палочки были заряжены противоположно (одна положительно, другая отрицательно), они бы притягивались. - 6) практический пример расчета. Пусть каждая палочка имеет заряд q = 2 микрокулона (2 μC), и расстояние между ними r = 5 см = 0.05 м. Тогда F ≈ k q^2 / r^2 = (8.99·10^9)·(2·10^-6)^2 / (0.05)^2 ≈ 14.4 Н. Это достаточно заметная сила; реальные заряды чаще меньшие, но эффект остается заметным. - 7) доп. моменты. Так как палочки — изоляторы, заряды не перераспределяются по объему при приближении (как у проводников), поэтому основной эффект — электростатическое отталкивание между поверхностями. Если палочки сдвигаются вдоль друг к другу, сила действует по линии, соединяющей их центры, и они будут отталкиваться по направлению, противоположному движению. Итого: две эбонитовые палочки, натёртые мехом, обычно несут одинаково отрицательные заряды и отталкиваются друг от друга. Чем ближе они подходят, тем сильнее отталкивание; при разных количествах заряда или при изменении расстояния сила изменяется по формуле Кулона.