Почему эбонитовая палочка притягивает бумагу

Школьный опыт показывает, что эбонитовая палочка, которую потерли о мех, начинает притягивать мелкие объекты вроде кусочков бумаги. Этому способствует действие кулоновских сил.

Почему так происходит?

Эбонитом называют сильно вулканизированный каучук с большим содержанием серы, темно-бурого или черного цвета. Таким образом, можно сказать, что эбонит является чем-то вроде затвердевшей смеси резины и пластмассы и, разумеется, является диэлектриком, то есть практически не проводит ток.

Если просто взять эбонитовую палочку и поднести ее к бумаге, то ничего не произойдет. А вот если предварительно потереть ее об мех или шелк, то кусочки бумаги, струйки воды, волосы и т.п., как по волшебству, будут притягиваться к палочке.

Дело в том, что когда эбонитовая палочка и мех трутся друг о друга, площадь их соприкосновения увеличивается, заряды распределяются, за счет чего эбонитовая палочка приобретает заряд, который в данном случае будет отрицательным, а мех – положительный заряд (в случае с бумагой и стеклом и бумагой все обстоит с точностью наоборот). При поднесении палочки к бумаге свободные электроны устремляются к бумажным обрывкам, благодаря чему изначально нейтрально заряженный объект с одной стороны приобретает положительный заряд, а с другой – отрицательный. И положительные стороны кусочков бумаги притягиваются к отрицательно заряженной палочке из-за действия кулоновских сил.

Сама по себе палочка не будет притягивать бумагу, потому что в сравнении с Землей, сила притяжения между палочкой и бумагой явно меньше, чем между бумагой и планетой. А вот в случае с наэлектризованной эбонитовой палочкой возникает сила, которая явно больше гравитационной.

При поднесении палочки к мелким кусочкам бумаги одна из сторон бумажных обрывков приобретает положительный заряд. За счет того, что разноименные заряды вследствие кулоновских сил притягиваются, устремляются друг к другу и сами объекты, обладающие зарядами.

Как сделать интереснее?

Опыт с эбонитовой палочкой можно сделать более интересным. Например, можно взять дополнительно стальной стержень небольшого размера, проводящий электричество, с одной его стороны прикоснуться эбонитовой палочкой, а другую сторону поднести к кусочкам бумаги. Бумага опять же начнет притягиваться, но уже к стальному стержню.

Это происходит из-за того, что стержень, являясь проводником, получает тот же заряд, что и палочка. Если же взять заряженную стальную и незаряженную эбонитовую палочку и поменять их местами, то ничего не произойдет. Это объясняется диэлектрическими свойствами эбонита – палочка просто не примет заряд от стального стержня.