Warum können geladene Objekte keine elektrostatischen Kräfte auf schwerere Objekte ausüben?

Sie ziehen schwerere Gegenstände an.

Die elektrostatische Kraft, die von einem Stück geriebenen Bernsteins erzeugt wird, ist jedoch ziemlich klein, da die Nettoladung ziemlich klein ist. In der Lage sein, ein Massenobjekt aufzuheben$m$die elektrostatische Kraft$F$muss größer sein als die Gravitationskraft$mg$:

$$F \gt mg$$

Wenn die Masse des Objekts,$m$, groß ist, dann ist das Objekt einfach zu schwer, um es aufzunehmen. Deshalb können nur leichte Gegenstände wie Papierschnipsel aufgenommen werden.

Geladene Objekte ziehen ungeladene schwere Objekte an. Wenn das Gewicht des zu hebenden Objekts kleiner als die elektrostatische Anziehungskraft ist, werden Sie feststellen, dass das Objekt angehoben wird.

Zum Beispiel,

Ein aufgeladener Kamm zieht unsere Haare an, aber das bedeutet nicht, dass er uns anhebt, obwohl unser Körper ein Leiter ist. Dafür sind wir einfach zu schwer.

Dieser Effekt ist jedoch bei unseren hellen Haaren beobachtbar.

Einblick :

Ein geladener Körper zieht immer einen ungeladenen Körper an.

Die geladenen Objekte ziehen ungeladene Objekte an, indem sie die Ladungen auf dem ungeladenen Objekt trennen, das heißt, die Ladungen entgegengesetzter Natur zu denen der Ladungen auf dem geladenen Objekt nähern. Das heißt, das geladene Objekt induziert entgegengesetzte Ladungen auf der näheren Oberfläche des ungeladenen Objekts. Wir beobachten, dass sich leichte Gegenstände wie Papier und Stroh durch die elektrostatische Anziehungskraft anheben. Die ähnliche Anziehungskraft besteht auch für schwerere Objekte. Aber sie heben sich nicht, weil die elektrostatische Kraft viel geringer ist als ihr Gewicht.

Zusammenfassend heben sich also Gegenstände nur dann ab, wenn ihr Gewicht kleiner als die elektrostatische Anziehungskraft ist.

Die anderen Antworten sind richtig: Schwerere Objekte werden angezogen, nur aufgrund ihres Gewichts und ihrer Trägheit ist dies nicht so spürbar wie bei leichten Objekten.

Dies beantwortet die Frage jedoch meiner Meinung nach nicht wirklich - es ist nur eine Antwort, wenn wir davon ausgehen, dass die elektrostatischen Kräfte für leichte und schwere Objekte gleich sind oder zumindest weniger als proportional zur Masse skalieren. Aber von Anfang an sollte es genauso plausibel erscheinen, dass sie proportional zur Masse skalieren (wie es der Fall wäre, wenn jedes Atom zusätzlich zu seiner festen Nettomasse eine feste Nettoladung mit sich bringen würde).

Aber tatsächlich sind die Objekte, über die wir sprechen, netzneutral . Sie werden, wie TAJAS P sagt , angezogen, weil ein inhomogenes Feld diese Neutralen in induzierte Dipole verwandelt . Und die Stärke dieser Dipole ist proportional zur Länge$\ell$des neutralen Objekts (gemessen parallel zum Vektor, der zur Ladung zeigt), mehr oder weniger unabhängig von den Materialeigenschaften ^† . Genauer gesagt ist es proportional zur Differenz der elektrischen Feldstärke zwischen gegenüberliegenden Enden des Objekts (die in der ersten Taylor-Entwicklung proportional zur Objektlänge skaliert). Die Anziehungskraft ist auch proportional zu dieser Feldstärkedifferenz, also haben wir

$$F \propto \ell\cdot\ell = \ell^2$$ Aber Kraft allein sagt uns nicht viel darüber aus, welche Bewegungen wir sehen werden: Es ist Beschleunigung $F/m$das ist wichtig, und die Masse eines voluminösen Objekts skaliert so $$m = V \cdot \rho \propto \rho \cdot \ell^3$$ Wo $\rho$ist die Massendichte. Alles in allem also $$a \propto \frac{\ell^2}{\ell^3 \cdot \rho} = \frac1{\rho\cdot \ell}$$ und da haben Sie Ihre Antwort: Die Beschleunigung nimmt sowohl mit der Dichte (sogar kleine Steine ​​werden nicht merklich angezogen) als auch mit der Länge ab (so dass kleine Styroporbrocken mehr angezogen werden als große Blöcke aus demselben Material). Wenn diese elektrostatische Beschleunigung viel kleiner ist als die Erdbeschleunigung (immer konstant $\approx 9.81\:\mathrm{tfrac{m}{s^2}}$), sieht es so aus, als ob das Objekt überhaupt nicht angezogen wird. Zum Beispiel ein großer Stein.

Bei Stoffen wie Stroh, das sich meistens in eine Richtung ausdehnt, sind die Dinge etwas anders: Hier ändert sich die Längenskala der elektrostatischen Kraft quadratisch und die Masse nur linear, daher führt eine größere Länge tatsächlich zu einer höheren Beschleunigung. (Solange das Objekt noch weiter von der Ladung entfernt ist, als es groß ist.)

So,

• Styropor: Angezogen wegen geringer Dichte, vorausgesetzt, die Größe ist nicht zu groß.
• Steine, Metalldraht: wegen hoher Dichte nicht angezogen.
• Stroh, Papier: Angezogen, wenn die Länge in einer einzigen Richtung groß genug ist, um die mäßig hohe Dichte zu überwinden.

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^† _{Tatsächlich hängt es wesentlich von Materialeigenschaften ab – Leitfähigkeit, Dielektrizitätszahl usw. – aber die Längenskalierung ist wichtiger für diese Frage.}