Стеклянная палочка приобретает положительный заряд, а шелк – отрицательный. Так что оба должны привлекать друг друга, верно? В моей книге сказано: «Заряды, приобретенные после трения, теряются, когда заряженные тела соприкасаются». Что это значит?
Позвольте мне обсудить другую часто используемую демонстрацию приобретения заряда: трение надутого воздушного шара о (длинные) волосы.
По мере того, как волосы становятся заряженными, они имеют тенденцию выделяться, так как между отдельными волосками возникает электростатическое отталкивание. Волосы притягиваются к воздушному шару.
Мы замечаем, что даже когда волоски касаются шарика, заряд не теряется. Объясняется это следующим образом: и волосы, и шарик — очень плохие проводники электричества. Это означает, что любой накопленный заряд остается в том месте, где он был накоплен. Заряд не потечет по длине волоса, заряд не потечет по поверхности баллона.
Тот факт, что оба являются плохими проводниками, является частью объяснения того, почему эти вещества в первую очередь могут накапливать заряд. Когда проводящие материалы трутся друг о друга, вы не получаете накопления заряда, потому что любое незначительное накопление заряда просто течет обратно.
Стеклянный стержень и шелк
Сравнение с насадкой из волос и баллона:
Волосы почти не имеют веса, даже очень небольшого заряда достаточно, чтобы волосы начали двигаться.
В демонстрациях со стеклянными стержнями и шелком вы можете заставить двигаться очень крошечные объекты, такие как очень маленькие кусочки бумаги. Любой объект, который тяжелее этих полосок бумаги (или прядей волос), не будет заметно двигаться.
Существуют устройства, которые могут создавать большой электростатический заряд, например генератор Ван де Граафа. Такое устройство накапливает заряд с течением времени, заставляя полосу вращаться по петле, приобретая заряд на одном конце и передавая заряд какому-либо накопителю на другом конце.
В случае трения стеклянной палочки о шелк количества заряда, который вы накапливаете, недостаточно, чтобы заметно сдвинуть шелковую ткань. Полотно плотное и прочно связанное. Чтобы увидеть движение, вам нужно будет распутать нити ткани в свободные волокна.
Поверхность стекла очень гладкая, поэтому электроны очень слабо прикреплены к его поверхности. следовательно, когда стеклянная палочка трется о шелковую ткань, стеклянная палочка теряет электроны и становится положительно заряженной, а шелковая ткань становится отрицательно заряженной.
теперь, после того, как они получили заряды, когда они соприкасаются друг с другом, они нейтрализуются. поскольку стеклянный стержень заряжен положительно, ему не хватает электронов, и он ждет возможности принять электроны и снова стать нейтральным, потому что вещество имеет тенденцию быть более стабильным, когда оно электрически нейтрально, а не заряжено. и точно так же шелковая ткань тоже хочет отдать свои электроны, так как она заряжена отрицательно и имеет избыток электронов.
поэтому, когда они вступают в контакт друг с другом, стеклянный стержень забирает свои электроны обратно, а шелк отдает свои электроны, и оба становятся нейтральными. теперь они не содержат с собой никакого заряда. поэтому они больше не притягиваются друг к другу
Стекло и шелк занимают очень близкие позиции в таблице Triboelectric Series .
Стекло теряет свои электроны немного легче, чем шелк, но только в небольшой степени, поскольку оба материала находятся на близких позициях в верхней положительной части таблицы трибоэлектрических рядов .
Следовательно, при трении шелк становится относительным отрицательным, а стекло положительным.
Однако разница в заряде может быть слишком мала, чтобы можно было наблюдать какой-либо видимый эффект, особенно при использовании плотной шелковой ткани. Попробуйте с помощью маленьких кусочков шелка наблюдать притяжение.
Конечно, для слабого притяжения материалы должны быть сдвинуты ближе друг к другу, чтобы наблюдать эффект.
Что касается заключительной части вопроса, как уже указывалось другими ответами здесь, контакт между электростатически заряженными электропроводными материалами отменит любое накопление статического электричества и вернет заряд к нейтральному для обоих материалов при физическом контакте, потому что любой чрезмерный отрицательный заряд, полученный материал высвобождается обратно в относительно положительно заряженный материал через электрический ток.
Статический заряд между двумя электрическими изоляторами при физическом контакте различен. Они держат свой заряд намного дольше, потому что ток почти не течет. тем не менее, со временем из-за утечки диэлектрика из одного материала в другой они теряют свой избыточный заряд и становятся нейтральными. Также возможна утечка заряда в воздух.