Номер 1253, страница 284 - гдз по физике 10 класс сборник задач Дорофейчик, Белая

1253. Как с помощью электрофорной машины продемонстрировать электрический ток в газах?

Чтобы продемонстрировать электрический ток в газах с помощью электрофорной машины, необходимо создать условия для электрического пробоя воздуха, который в нормальных условиях является диэлектриком.

Для этого нужно выполнить следующие шаги:

1. Вращая рукоятку электрофорной машины, зарядить её кондукторы (лейденские банки). В результате на шаровых электродах (разрядниках) машины накопятся большие разноименные заряды и между ними возникнет высокая разность потенциалов (напряжение), создающая сильное электрическое поле.

2. Медленно сближать шары-разрядники. По мере уменьшения расстояния $d$ между ними напряженность электрического поля $E$ в воздушном промежутке будет увеличиваться ($E \approx U/d$, где $U$ — разность потенциалов).

3. Когда напряженность поля достигнет критического значения (для воздуха при атмосферном давлении это примерно $3 \cdot 10^6$ В/м), произойдет электрический пробой воздуха. Это означает, что под действием сильного поля немногие свободные электроны, всегда присутствующие в воздухе, ускоряются настолько, что при столкновении с нейтральными молекулами газа ионизируют их. Возникает лавинообразный процесс ионизации, и воздух в промежутке между шарами на короткое время становится проводником электрического тока.

4. Прохождение этого кратковременного, но мощного тока через воздух наблюдается как яркая светящаяся искра, сопровождаемая характерным треском. Эта искра и является видимым проявлением электрического тока в газе.

Ответ: Необходимо зарядить электрофорную машину и сближать её шары-разрядники до тех пор, пока между ними не проскочит электрическая искра. Эта искра наглядно демонстрирует протекание электрического тока через газ (воздух).