Почему электростатически заряженная пластмассовая расческа притягивает струйку воды?

22 Апр
2013

Пусть выбор терминологии вас не пугает: чтобы сообщить расческе электростатический заряд, достаточно просто причесаться ею.

Что понадобится:

  • пластмассовая расческа (не металлическая);
  • немного растительности (волос) на голове;
  • проточная вода;
  • черная патока.

Что делать? Расчешите свои волосы или чужие. Откройте кран, пустите воду ровной тонкой струйкой. Чем тоньше струйка, тем лучше, лишь бы она не распадалась на капли. Поднесите расческу к месту выхода воды из крана. Затем попробуйте проделать тот же опыт с черной патокой (и загляните в описание эксперимента про кукурузную муку).

Что можно наблюдать? Струйка отклонится вбок, в ту сторону, с которой вы поднесли к ней расческу. Отклонение струйки может быть довольно большим.

Что происходит? Молекулы воды, льющейся из крана, электрически нейтральны, но, как и молекулы других диэлектриков, имеют положительно и отрицательно заряженные участки. Электрическое поле расчески, которое создает избыток электронов, образовавшийся при трении о волосы, притягивает позитивно заряженные компоненты каждой молекулы воды и отталкивает негативно заряженные.

В этом поле молекулы воды вращаются, растягиваются и выстраиваются вдоль силовых линий поля, обратившись положительно заряженными сторонами к расческе. Следовательно, заряды каждой молекулы нейтрализуют друг друга везде, кроме границы воды и воздуха, ближайшей к расческе, а также на поверхности, максимально удаленной от расчески. На этих участках молекулы остаются без противоположно заряженных пар, поскольку они находятся на границе, поэтому на противоположных сторонах цилиндрической струйки сосредоточиваются равные по силе заряды, с одной стороны — положительные, с другой — отрицательные. Струйка поляризована, это свойство позволяет диэлектрикам притягиваться к источникам электрического поля (в данном случае к расческе).

Этот эффект отклонения можно продемонстрировать не только на примере воды. Проведите такой же эксперимент с черной патокой. Пустите патоку тонкой струйкой со столовой ложки. Поскольку патока более вязкая, чем вода, она будет течь медленнее. Электрическому полю расчески понадобится больше времени, чтобы воздействовать на патоку по всей длине струйки. Но отклонение получится более заметным.

P.S. Теми же принципами можно объяснить, почему потертый об одежду воздушный шарик приклеивается к стене. Отрицательно заряженные электроны на поверхности шарика отталкивают электроны на поверхности стены, на ней остаются только положительно заряженные частицы, которые притягивают шарик и удерживают его, словно приклеивают.


 

Комментарии:

наверх