ID: 00010843
Между двумя металлическими близко расположенными вертикальными пластинами, укреплёнными на изолирующих подставках, подвесили на длинной шёлковой нити лёгкую металлическую незаряженную гильзу. Когда к пластинам приложили постоянное высокое напряжение, гильза пришла в движение. Опираясь на законы электростатики и механики, опишите движение гильзы и объясните его.
Источник: ФИПИ
Гильза металлическая, но незаряженная. Разберёмся по шагам, что с ней происходит в поле между пластинами.
Шаг 1. Поляризация и притяжение. Когда на пластины подали напряжение, между ними возникло электрическое поле. В металлической гильзе свободные электроны смещаются, и её стороны заряжаются: ближняя к одной пластине сторона — одним знаком, ближняя к другой — противоположным (наведённые, индуцированные заряды). Поле между пластинами не идеально однородно у краёв, и притяжение ближней стороны гильзы к ближайшей пластине оказывается сильнее, чем отталкивание дальней стороны. В итоге незаряженная гильза притягивается к ближайшей пластине и движется к ней.
Шаг 2. Касание и перезарядка. Коснувшись пластины, гильза получает от неё заряд того же знака, что и сама пластина (они теперь соединены).
Шаг 3. Отталкивание и перелёт. Одноимённые заряды отталкиваются, поэтому теперь гильза отталкивается от этой пластины и летит к противоположной. Там она снова касается, перезаряжается её знаком и снова отталкивается.
Итог движения. Гильза начинает совершать колебания между пластинами: она «перевозит» заряд от одной пластины к другой, каждый раз касаясь, перезаряжаясь и отталкиваясь. Получается своеобразный «электрический маятник».
Гильза поляризуется (на её сторонах наводятся заряды разного знака) и притягивается к ближайшей пластине. Коснувшись пластины, она получает её заряд, отталкивается и летит к противоположной пластине, там перезаряжается и снова отталкивается. В итоге гильза совершает колебания между пластинами, перенося заряд от одной к другой.