Кусок металла при ударе электризуется (23 июля 2008)

Кусок железа при ударе о жесткую поверхность электризуется.
  • В чем причина электризации?
  • Каким зарядом (положительным или отрицательным) зарядится данный кусок металла и почему?
(МИИТ, вступительная задача одного из вариантов).
Комментарий:

В классической электродинамике Максвелла рассматриваются взаимодействия заряженных тел, а не элементарных частиц, поэтому её изучение разумно начать с выяснения причин появления зарядов у макроскопических тел. Тела, как правило, электрически нейтральны, но они состоят из заряженных частиц, число протонов в ядрах атомов равно числу электронов. Тело может потерять или приобрести электроны, тогда его заряд изменится: при недостатке электронов тело заряжается положительно, при избытке - отрицательно. Процесс сообщения телу электрического заряда называется электризацией. Тело можно наэлектрилизовать:

− Трением. При натирании стекла бумагой или шёлком оно зарядится положительно (а бумага или шёлк отрицательно), эбонит или пластмасса зарядятся отрицательно при натирании шерстью или мехом (которые приобретут при этом отрицательный заряд).

− Прикосновением. Если прикоснуться заряженным телом к незаряженному, то заряд разделится. У обоих тел будут заряды одного знака, сумма которых равна исходному. Чем больше тело, тем большая часть заряда на нём окажется, поэтому если соединить тело проводником с Землёй, фактически весь его заряд уйдёт в Землю (заземление).

− По индукции. Если к незаряженному телу поднести заряженное, то вследствие взаимодействия зарядов они перераспределятся в незаряженном теле. Со стороны заряженного тела появится заряд противоположного знака, а с другой стороны - такого же, как и у заряженного тела.

− При ударе желаза о твердую поверхность, по инерции, электроны, как подвижные частицы, продолжат свое движение. В результате этого железо потеряет часть электронов. Следовательно, причиной электризации железа является инертность элеткронов, а положительный заряд − следствие их потери.