جواب پرسش صفحه ۱۵ فیزیک (2) - تجربی

پاسخ: در شکل، میلهٔ شیشه‌ای با مالش باردار شده و بار مثبت دارد. این بار، در اطراف خود میدان الکتریکی ایجاد می‌کند. خرده‌های کاغذ در حالت عادی خنثی‌اند، یعنی در هر تکه، بار مثبت و منفی برابر دارند. اما در دید میکروسکوپی می‌بینیم که مولکول‌های کاغذ، بارهای مثبت و منفی‌ای دارند که می‌توانند کمی جابه‌جا شوند.

وقتی تکهٔ کاغذ به میلهٔ باردار نزدیک می‌شود، این جابه‌جایی رخ می‌دهد:

• بارهای منفی کاغذ به سمت میلهٔ مثبت جذب می‌شوند و در سمت نزدیک به میله جمع می‌شوند.
• بارهای مثبت کاغذ به سمت دورتر رانده می‌شوند و در سمت دور از میله جمع می‌شوند.

در نتیجه، سمت نزدیک به میله بار منفی و سمت دور از میله بار مثبت پیدا می‌کند. کاغذ کلاً خنثی می‌ماند، ولی دو سوی آن باردار شده‌اند.

حالا به نیروهای وارد بر کاغذ توجه می‌کنیم. بزرگی میدان الکتریکی یک بار نقطه‌ای از رابطهٔ \(E=k\dfrac{|q|}{r^{2}}\) به دست می‌آید؛ یعنی هرچه فاصله کمتر باشد، میدان قوی‌تر است. بنابراین:

• بارهای منفی سمت نزدیک، در فاصلهٔ کمتری از میلهٔ مثبت قرار دارند و جاذبهٔ قوی‌تری از طرف میله حس می‌کنند.
• بارهای مثبت سمت دور، در فاصلهٔ بیشتری قرار دارند و دافعهٔ ضعیف‌تری از طرف میله حس می‌کنند.

چون نیروی جاذبه روی سمت نزدیک از نیروی دافعه روی سمت دور بیشتر است، برایند نیروها به سمت میلهٔ باردار است. به همین دلیل، میلهٔ باردار خرده‌های کاغذ را می‌رباید.