Почему расческа, протертая о волосы, не притягивает бумагу, если ее оставить в покое на некоторое время?

Воздух, особенно если он влажный (с высоким содержанием воды), в некоторой степени может проводить электричество.

Электроны отталкиваются от отрицательно заряженной гребенки, и некоторые из них постепенно уходят в воздух и удаляются. Таким образом, гребень постепенно теряет свой заряд.

Возможно, вы могли бы попробовать это в разные дни. Если воздух сухой, заряд должен сохраняться дольше.

Кажется, сила ослабла.

Так и было. Кстати, ваше наблюдение приводит ко всяким интересным физикам! (и технологии).

Как? Зарядка сбилась, хотя расческа не использовалась после первого протирания?

Точно. Воздух не является идеальным изолятором, поэтому электроны «убегают» с поверхности гребенки и рассеиваются в окружающей среде. Они просто, так сказать, «соскочат» (или «на») гребенку.

Кроме того, как отметил @AndrewSteane, расческа, вероятно, опиралась на что-то , и (в зависимости от материала расчески) электрические заряды могли мигрировать от расчески, выравнивая заряд. Здесь, опять же, влажность ускоряет потери.

«Воздушные прыжки» случаются тем больше, чем более «заостренный» объект. Точки, или, говоря техническим языком, области с малым радиусом кривизны , могут накапливать больше зарядов и «распылять» их в окружающей среде. Вот почему молниеотводы, кстати, заострены. При больших (что требует очень высоких напряжениях!), этот эффект называется эффектом короны , а при очень больших разряд виден невооруженным глазом и носит название Огня Святого Эльма .

Еще одним фактором является «качество» воздуха. Чем больше влаги, частиц пыли или ионов, тем лучше проводящий воздух и тем быстрее теряется заряд. Опять же, этот эффект используется в электростатических пылевых фильтрах (воздух проходит вблизи заряженных заостренных стержней, и пыль заряжается напрямую или за счет индукции, разбиваясь о противоположно заряженные пластины электрическим полем; воздух, проходящий мимо поля, затем очищается от пыли) или, по крайней мере, намного меньше пыли).

Именно наблюдаемое вами явление можно использовать для обнаружения ионизации воздуха, вызванной излучением. Вы заряжаете электроскоп , который представляет собой пару очень светлых золотых листьев внутри запечатанной бутылки с очень сухим, очень чистым воздухом. В этих условиях заряд сохраняется в течение длительного времени, и листья, заряженные электричеством одной полярности, отталкиваются друг от друга, поэтому не могут упасть, а остаются в форме буквы «А».

Если присутствует источник излучения, воздух в банке ионизируется, заряд рассеивается, и листья падают (используемый для этой цели электроскоп имеет съемную наружную пластину и может — и будет — обнаруживать только попадание излучения). внутри банки: так, например, нет альфа-лучей.Для обнаружения более слабого альфа-излучения нужно выставить внешнюю пластину в окружающую среду, а заряд потом все равно будет теряться со скоростью, зависящей от влажности и т. д.).

На Youtube можно увидеть несколько видеороликов с электроскопом, демонстрирующих «потерю заряда» со временем (я искал видео, демонстрирующее более быструю потерю заряда вблизи радиоактивного источника, но ничего не нашел. Но мы проводили этот эксперимент в моей школе несколько лет назад). ).

Вы даже можете сами построить электроскоп и визуально увидеть уменьшение заряда во времени в различных условиях. На Youtube также есть несколько руководств («Сделай свой собственный электроскоп»).

Заряд на гребенке со временем медленно рассеивается в окружающую среду или бумагу. Таким образом, чистый заряд через некоторое время становится равным нулю, и гребень теряет привлекательность.

Да заряд может и так сбиться.

Вы спрашиваете, почему электростатический заряд не сохраняется бесконечно? Потому что утекает. На чем бы он ни сидел, он не является идеальным изолятором. Даже если он подвешен в воздухе, воздух тоже не воздух!

Или вы спрашиваете, почему одна и та же расческа, проведенная по одним и тем же волосам, становится менее эффективной после нескольких попыток? Вероятно, жир в ваших волосах действует как проводник.

Воздух является электрическим изолятором, но время от времени одна из молекул воздуха ионизируется в результате естественного события окружающей среды (например, подвергается удару ультрафиолетового фотона или частицы космического луча), создавая положительный ион и свободный электрон. Воздух также содержит небольшое количество ионов из-за естественного радиоактивного распада газа радона. Изотоп радона ²²² Rn образуется при радиоактивном распаде изотопа радия ^226.Ра. Этот изотоп радия чрезвычайно разбавлен, но вездесущ в земле в естественной среде: обнаружен в урановых рудах, фосфоритах, сланцах, граните, гнейсе, сланце и, в меньшей степени, в обычных горных породах, таких как известняк. Таким образом, радон вездесущ в воздухе во всем мире в различных, небольших количествах, и его присутствие способствует образованию ионов в воздухе: каждый распадающийся атом радона выбрасывает положительно заряженный ион (альфа-частицу) и превращается в свою дочернюю продукт (полоний ²¹⁸ Po), который сам изначально существует в виде заряженного иона из-за сохранения заряда. ²¹⁸Po также радиоактивен и через некоторое время распадается, создавая большую ионизацию воздуха и так далее. Электрическое поле, создаваемое статическим зарядом на гребенке, ускоряет положительные ионы и свободные электроны в противоположных направлениях, а те из них, которые имеют заряд, противоположный гребенке, притягиваются к гребенке, что приводит к нейтрализации квантов заряда при столкновении. Один такой квант ничтожен, но такие столкновения случаются так часто, что заряд медленно утекает и в конце концов приводит к полной нейтрализации.

В ответ на ваши комментарии под другими ответами (перефразируя соответствующую часть):

Разве окружающая среда не получает такой отрицательный заряд?

Так оно и есть, но когда вы отрицательно заряжали расческу, втирая ее в волосы, вы также одновременно заряжали свои волосы — просто ваши волосы получили противоположный (положительный) заряд той же величины. Статический заряд, накопленный на ваших волосах, разряжается так же, как и заряд, накопленный на расческе. Окружающая среда получает некоторый положительный заряд от ваших волос и некоторый отрицательный заряд от расчески, но суммарный заряд как от расчески, так и от волос в конечном счете равен нулю.

Втирая расческу в свои волосы, вы не создавали заряд из ничего; вы только что создали дисбаланс заряда, потому что расческа украла некоторые отрицательно заряженные частицы из волос.