Як зарядиться металеве. Все можна зарядити

948. Куля заряджена позитивно. Учень торкнувся пальцем. Як змінився заряд кулі?
Заряд через тіло учня піде у землю.

949. Металева сфера має заряд, що дорівнює -1,6 нКл. Скільки надлишкових електронів у сфері?

950. Після того як скляну паличку потерли, її заряд дорівнював 3,2 мкКл. Скільки електронів було знято з палички під час тертя?

951. На металевій кульці знаходиться 4,8 1010 надлишкових електронів. Чому дорівнює його заряд?

952. Електроскоп зарядили до –3,2 10-10 Кл. Скільки надлишкових електронів на електроскопі?

953. Чи можна наелектризувати шматок металу? Які умови для цього потрібні?
Можна, впливаючи нею електричним полем.

954. При взаємному терті електризуються обидва тіла, але зарядами протилежного знака. Яким досвідом це можна продемонструвати?
Якщо потерти сухе сукно об ебонітову паличку, то паличка притягується до сункна.

955. На тонких шовкових нитках підвішені дві однакові пробкові кульки, одна заряджена, інша - незаряджена. Як визначити, яка кулька заряджена?
Піднести до кульок наелектризовану ебонітову паличку. Заряджена куля притягнеться або відштовхнеться від неї.

956. Два різні за величиною заряду знаходяться на деякій відстані один від одного. Між ними вміщено третій заряд однакового з ними знака, що залишається у рівновазі. Ближче до якого із двох зарядів знаходиться третій?
Третій заряд знаходиться ближче до меншого заряду, тобто. від більшого він відштовхується сильніше.

957. Чим пояснити, що легка пробкова кулька спочатку притягується до наелектризованої палички, а потім відштовхується від неї?
Кулька в електростатичному полі поляризується. На поверхні зосереджується протилежний заряд і кулька притягується до палички. Після дотику частина заряду переходить на кульку, яка отримує заряд такого ж знака і відштовхується від палички.

958. Між двома горизонтальними протилежно зарядженими пластинами висить у повітрі незаряджена крапля води (рис. 88). Чому крапля не знижується?
На краплю діє електростатична сила, протилежна напрямку силі тяжіння.

959. Електронна теорія стверджує, що у металевих провідниках вільно пересуватися можуть лише електрони - негативні заряди. Тоді як пояснити, що металевий предмет може бути позитивно заряджений?
Позитивний зарядможна пояснити нестачею електронів.

960. На малюнку 89 зображено два протилежно заряджені тіла А і В. Біля тіла А помістили легку позитивно заряджену кульку а. Що станеться із кулькою а? Накресліть криву, по якій рухатиметься кулька а.

961. Чому незаряджена бузинова кулька притягується як до позитивно, так і негативно зарядженої кульки?
На незарядженій кульці зосереджується заряд, протилежний за знаком зарядженому кулі і кулька притягується до нього.

962. Чому, тримаючи в руці, можна наелектризувати тертям пластмасове гребінець і не можна - металеве гребінець?
Бо пластмаса є діелектриком, а метал – провідником.

963. Чому, тримаючи в руці, не можна наелектризувати тертям металевий стрижень, навіть якщо торкнутися цим стрижнем зарядженого тіла?
Тому що заряд через тіло одразу піде в землю.

964. Якщо до зарядженої кульки електроскопа піднести, не торкаючись кульки, тіло з протилежним зарядом, листочки електроскопа зближуються. Чому?
Частина заряду з листочків під дією електростатичних силперейде кулька електроскопа.

965. Якщо торкнутися кульки зарядженого електроскопа рукою, то електроскоп розряджається. Чому?
Заряд через тіло людину пройдеу землю.

966. Коли до кульки зарядженого електроскопа, не торкаючись кульки, підносять руку, листочки електроскопа зближуються. Чому?
На руці зосереджується заряд, протилежний за знаком заряду електроскопа і частина заряду з листочків переходить у кульку.

967. Паличку, заряджену позитивно, підносять до кульки незарядженого електроскопа (не торкаючись кульки). Який заряд виходить на листочках електроскопа?
На поверхні кульки з'явиться негативний заряд, на листочках-позитивний.

968. Кулі А та В заряджені протилежно. Вміщена між ними позитивно заряджена маленька кулька рухається до тіла В. Яка з куль заряджена позитивно?
Куля В заряджений негативно, куля А-позитивно.

969. Навіщо стрижень електроскопа роблять металевим?
Щоб заряд із кульки передавався на листочки.

970. Щоб електроскоп точніше показав величину заряду, його заземлюють - з'єднують його зовнішню поверхню із землею (рис. 90). Навіщо це робиться?
Щоб на корпусі електроскопа не було заряду.

972. Чому наелектризована скляна паличка притягує до себе легкі предмети: шматочки паперу, пробки, бузинові кульки та ін.?
На поверхні цих тіл зосереджуються протилежні заряди, які будуть притягуватися.

973. Як за допомогою електроскопа визначити зарядний знак тіла?
Доторкнуться зарядженим тілом кульки електроскопа, потім наблизити заряджене тіло, знак заряду якого відомий. Якщо листочки опустяться, заряди різні.

974. Чому при високій вологості повітря важко, а іноді майже неможливо зарядити електроскоп?
Заряд йде з електроскопа через частинки вологи.

975. Відомо, що якщо до зарядженої металевої кулі доторкнутися незарядженим, то після роз'єднання обидві кулі виявляються зарядженими. Однак при з'єднанні зарядженої кулі із землею він майже зовсім розряджається. Чому?
Більшість заряду переходить до більшому тілу. Розмір Землі незрівнянно більше будь-якого тіла, що знаходиться на ній.

976. Чому в провідниках надлишкові заряди розташовуються лише на поверхні?
Електрони відштовхуються один від одного і розподіляються так, щоб напруженість поля всередині була мінімальною.

977. До кульки незарядженого електроскопа (не торкаючись її) підносять негативно заряджене тіло. Визначте знаки зарядів біля кульки та листочків електроскопа.
На кульці утворюється позитивний заряд, на листочках негативний.

978. Два незаряджені електроскопи з'єднані між собою металевим дротом (рис. 91). До кульки однієї (не торкаючись її) піднесли позитивно заряджену паличку. Які заряди виявляться на кульках та листочках кожного електроскопа?

На правому електроскопі: на кульці "-" на листочках "+"; на лівому електроскопі: на кульці "+" на листочках "-".

979. Заряджену паличку прибрали від електроскопів попереднього завдання. Що сталося з листочками обох електроскопів?
Листочки опустяться.

980. Що потрібно зробити, щоб електроскопи (див. рис. 91) після відведення палички залишалися зарядженими?
Перерізати металевий дріт.

981. Якщо електроскопи (див. рис. 91) після відведення палички залишилися зарядженими, то якого знака заряди виявляться на кульках та листочках кожного електроскопа?
Лівий – негативний, правий – позитивний.

982. Дайте відповідь на запитання завдань 969-972 для випадку, коли до електроскопа підноситься ебонітова паличка, потерта про хутро.
На паличці буде негативний заряд. Усі заряди зміняться на позитивні.

983. Щоб електризувати електроскоп позитивно, до кульки його наближають негативно наелектризовану паличку. Потім, не видаляючи палички, на мить торкаються кульки рукою. Після цього прибирають паличку, і електроскоп виявляється зарядженим.
Зробіть такий досвід і поясніть його.
Негативний заряд палички змінять позитивний заряд із руки на кульку.

984. Так само зарядіть електроскоп негативно. Яким зарядом та яку паличку потрібно для цього наелектризувати та піднести до електроскопа? Поясніть цей процес на основі електронної теорії.
Потрібно піднести до нього позитивно заряджену паличку, потім на мить торкнутися кульки рукою. Позитивний заряд палички перетягне негативний заряд із руки на кульку.

985. Ізольований металевий циліндр з'єднаний з електроскопом. Наявність яких зарядів покаже електроскоп у таких випадках:
а) в циліндр вноситься позитивно заряджена кулька, що не стикається з нею;
б) зарядженою кулькою торкаються до внутрішньої поверхніциліндра;
в) кулька вводиться всередину циліндра (не торкаючись її), потім торкаються циліндра рукою, віднімають руку і видаляють кульку з циліндра?
а) позитивних
Б) позитивних, якщо кулька заряджена позитивно.
В) негативно, якщо кулька була заряджена позитивно.

986. У яких випадках громовідвід може становити небезпеку для будівлі?
Якщо громовідвід не заземлений.

Дорогі учні 8 «Г» класу!

У суботу у нас із вами випало заняття спецкурсу, його також треба буде відпрацювати вдома. Я пропоную вам невелику космічну вікторину (30 питань), 3 тести та 5 олімпіадних завдань. На запитання вікторини та тесту повинні відповісти Усеучні, відповіді надіслати мені на електронна адресадо п'ятниці! Олімпіадні завданняоформляються в робочого зошита. Я перевірю їх разом з іншими записами, а якщо ви вирішите їх правильно, оціню окремою відміткою. Не забувайте надсилати відповіді тесту на тему «Електричний струм».

Бажаю удачі! Не нудьгуйте, не хворійте, ваша О.В.

Космічна вікторина.

1. Як одним словом можна назвати газову оболонку, що оточує якесь небесне тіло?

2. Головний космодром, із якого стартували перші космічні кораблі?

3. Одна з 9 планет Сонячна система. У давньої міфологіїмати Амура, богиня кохання

4. Хто сказав: «Облетівши Землю в кораблі-супутнику, я побачив, якою прекрасною є наша планета. Люди, зберігатимемо, і примножуватимемо цю красу, а не руйнуватимемо її».

5. П. І.Б. головного конструктора перших радянських космічних ракет

6. Місце, де готують до польоту в космос і звідки запускають ракети та апарати.

7. Як одним словом можна назвати людину, яку відбирають лікарі, вона має бути широко освіченою, кілька років вона проходить радіотехнічну підготовку, різного родувипробування та тренування.

8. Другий радянський супутник запустили за місяць після першого, на борту його перебувала (хто?), яка не повернулася з космосу.

9. Супутник Землі, звернений до неї однією і тією ж стороною.

10. Одна з планет Сонячної системи, схожа на Місяць, на ній лютують. курні бурістрашної сили, у міфології – є богом війни.

11. Це найближча до Сонця планета, температура поверхні на тіньовому боці – 185 градусів, на сонячній + 510 градусів, у міфології – бог торгівлі.

12. Єдина планетаз сильним власним радіовипромінюванням, у міфології – бог денного світла, грози.

13. Який позивний був перший космонавт?

14. Хто був дублером у першому польоті?

15. Як називався космічний корабель, яким летів?

16. Як називається космічна станція, що пропрацювала на орбіті багато років, і нещодавно припинила своє існування?

17. Хто був головним конструктором космічного корабля, на якому літав?

18. Як називається космічне спорядження, яке одягає космонавт?

19. Як звали собак, які першими побували у космосі та повернулися на Землю?

20. Яких тварин замість собак запускали до космосу американці?

21. Скільки днів проіснував на орбіті перший штучний супутникЗемлі?

22. Як називався корабель, на якому полетів у космос Гагарін?

23. Скільки жінок побувало у космосі?

24. Чим Всесвіт відрізняється від космосу?

25. Назвіть максимальну теоретично можливу тривалість сонячного затемнення?

26. Який відомий космонавтсказав: "Я в космосі не був, я там працював"?

27. Середня відстань до якого астрономічного об'єкта називається астрономічною одиницею?

28. Космічна Європа- це що?

29. Як називаються індійські космонавти?

30. Що вийде, якщо червоний велетень (зірка) скине оболонку?

Тест 1. Електризація тел. Електричне поле. Будова атома

1 . При терті про шовк скло заряджається.

А. Позитивно. Б. негативно.

2. Якщо наелектризоване тіло відштовхується від ебонітової палички, потертої об хутро, воно...

А. не має заряду. Б. заряджено позитивно.

Ст заряджено негативно.

3. На малюнку зображені легкі кульки, що підвішені на шовкових нитках. Який із малюнків відповідає випадку, коли кульки мають однойменні заряди?

А.1. Б.2.

4. До кульки піднесено потерту об хутро паличку. Який за знаком заряд має кулька?

А. Позитивний. Б. Негативний.

5. Як зарядиться металеве тілоА якщо до нього піднести заряджене тіло В

А. Позитивно.

Б. Негативно.

В. Нейтрально.

6 . Яким стрижнем – скляним, ебонітовим чи сталевим – потрібно з'єднати електроскопи, щоб вони обидва виявилися зарядженими

А. Скляним. Б. Ебонітовим. В. Сталевим.

7 . Мідний стрижень, що мав позитивний заряд, розрядили, і він став електрично нейтральним. Чи зміниться маса стрижня?

А. Не зміниться. Б. Збільшиться. В. Зменшиться.

8 . Яка частка має найменший негативний електричний заряд?

А. Електрон. Б. Нейтрон. Ст Протон.

9. На малюнку зображено схему атома літію. Чи заряджений цей атом?

А. Атом заряджений негативно.

Б. Атом заряджений позитивно.

В. Атом електрично нейтральний.

10. Який хімічний елементсхематично зображено малюнку?

А. Водень. Б. Літій. 'В. Гелій.

Тест 2. Плавлення та затвердіння.

1 При плавленні твердого тілайого температура...

А. не змінюється. Би. збільшується. Ст зменшується.

2 Питома теплотаплавлення льоду дорівнює 3,4 * 105Дж / кг. Це означає, що

А. для плавлення 1 кг льоду потрібно 3,4*105Дж/кг теплоти.

Б. для плавлення 3,4*105 кг льоду потрібно 1 Дж теплоти.

Ст при плавленні 1 кг льоду виділяється 3,4 * 105Дж теплоти.

3. Який метал, перебуваючи у розплавленому стані, може заморозити воду?

А. Свинець. Б. Олово. В. Ртуть.

4. Що можна сказати про внутрішню енергію розплавленого і нерозплавленого шматка міді масою 1 кг при температурі 1085 °С?

А. Їхні внутрішні енергії однакові.

Б. Внутрішня енергіяу розплавленого шматка міді більше.

В. Внутрішня енергія у розплавленого шматка міді менше.

5. Яка енергія потрібна для плавлення 1 кг льоду, взятого за температури плавлення?

А. 3,4 * 105Дж. Б. 0,25 * 105Дж В. 2 * 105Дж

6. Розрахуйте кількість теплоти, необхідну для плавлення 2 кг свинцю, що має температуру 227 °С

А. 5 * 107 Дж. Б. 0,78 * 105 Дж. В. 0,5 * 107 Дж.

7. Яка кількість теплоти виділиться при кристалізації та охолодженні 4 кг міді до температури 585 ос?

А. 5000 кДж. Б. 3200 кДж. Ст. 1640 кДж.

8. На малюнку 42 представлено графік охолодження та кристалізації твердого тіла. Якому процесу відповідає ділянка графіка ЗС?

А. Охолодження. Б. Плавлення. В. Кристалізація.

9. Для якої речовини подано графік плавлення та нагрівання (рис. 43)?

А. Лід. Б. Олово. Ст. Цинк.

10. Визначте за графіком (див. рис. 43), скільки теплоти потрібно для нагрівання і плавлення 2 кг твердої речовини.

А. 400 кДж. Б. 890 кДж. Ст. 1200 кДж.

Тест 3. Випаровування та кипіння

1. Випаровування відбувається...

А. за будь-якої температури.

Б. за температури кипіння.

Ст при певній температурі для кожної рідини.

2. При збільшенні температури рідини швидкість випаровування.

А. зменшується.

Би. збільшується.

Ст не змінюється.

3.За наявності вітру випаровування відбувається.

А. швидше.

Б. повільніше.

Ст з такою ж швидкістю, як і за його відсутності.

4 Утворення пари при кипінні відбувається..., а при випаровуванні...

А. на поверхні рідини; всередині та на поверхні рідини.

Б. усередині рідини; на поверхні рідини.

В. усередині та на поверхні рідини; на поверхні рідини.

5. Порівняйте внутрішні енергії 1 кг стоградусної водяної пари та 1 кг води за тієї ж температури.

А. Внутрішні енергії рівні.

Б. Внутрішня енергія водяної пари більша.

В. Внутрішня енергія води більша.

6. Скільки енергії виділиться при конденсації 200 г спирту, взятого за температури 78 °С?

А. 0,18 106 Дж. Б. 2104 Дж. В. 3106 Дж.

7. Яка кількість теплоти буде потрібна для обігу в пару 100 г ефіру, що має температуру 5 0С?

А. Дж. Б. Дж. В.Дж

8. На малюнку 46 представлений графік охолодження та конденсації рідини. Якому процесу відповідає ділянка графіка ЗС?

А. Нагрівання. Б. Охолодження. В. Конденсація .

9. Для якої речовини представлений графік нагрівання та кипіння (рис. 47)?

А. Ефір. Б. Вода. Ст Спірт.

10. Визначте за графіком (див. рис. 47), скільки теплоти потрібно для нагрівання та обігу в пар 2 кг речовини.

А. 1950 кДж. Б. 2500 кДж. Ст 500 кДж.

Олімпіадні завдання.

1 .Розрахуйте обсяг пробкового пояса, який має занурюватися на 90% у воду при використанні його людиною масою 50 кг. Щільність пробки 200 кг/м³. Щільність води 1000 кг/м³.

2 .Пасажир, перебуваючи в поїзді, що йде зі швидкістю 36 км/год, визначив, що зустрічний поїзд, що складається з 12 вагонів завдовжки 24 м кожен, пройшов повз нього за 9 секунд. Визначте швидкість зустрічного поїзда: а) щодо пасажира; б) щодо землі.

3 . Сплав золота та срібла щільністю 1,40×104 кг/м3 має масу 0,40 кг. Визначити масу та процентний змістзолота в сплаві, рахуючи обсяг сплаву рівним суміобсяг його складових частин.

4 . Вага однорідного тіла у воді втричі менша, ніж у повітрі. Чому дорівнює густина тіла, якщо густина води 103 кг/м3?

5 . Відомо, що й температура на вулиці дорівнює –20 °С, то кімнаті температура дорівнює +20 °С, і якщо надворі температура дорівнює –40 °С, то кімнаті встановлюється температура +10 °С. Знайдіть температуруТбатареї, що опалює кімнату.

Слово електрика походить від грецької назвибурштину ελεκτρον .
Бурштин - це смола, що скам'яніла. хвойних дерев. Давні помітили, що якщо потерти бурштин шматком тканини, він притягуватиме легкі предмети чи пил. Це явище, яке ми сьогодні називаємо статичною електрикою, можна спостерігати, і натерши тканиною ебонітову або скляну паличку або просто пластмасову лінійку.

Пластмасова лінійка, яку добре потерли паперовою серветкою, притягує дрібні шматочки паперу (рис. 22.1). Розряди статичної електрикиви могли спостерігати, розчісуючи волосся чи знімаючи з себе нейлонову блузку чи сорочку. Не виключено, що ви відчували електричний удар, торкнувшись металевої дверної ручки після того, як встали з сидіння автомобіля або пройшлися синтетичним килимом. У всіх цих випадках об'єкт набуває електричного заряду завдяки тертю; кажуть, що відбувається електризація тертям.

Чи всі електричні заряди однакові чи існують різні види? Виявляється, існує два види електричних набоїв, що можна довести наступним простим досвідом. Підвісимо пластмасову лінійку за середину на нитці і добре потрій її шматком тканини. Якщо тепер піднести до неї іншу наелектризовану лінійку, ми виявимо, що лінійки відштовхують одна одну (рис. 22.2, а).
Так само, піднісши до однієї наелектризованої скляної палички іншу, ми спостерігатимемо їх відштовхування (рис. 22.2,6). Якщо заряджений скляний стрижень піднести до наелектризованої пластмасової лінійки, вони притягнуться (рис. 22.2, в). Лінійка, мабуть, має заряд іншого вигляду, ніж скляна паличка.
Експериментально встановлено, що всі заряджені об'єкти діляться на дві категорії: або вони притягуються пластмасою та відштовхуються склом, або, навпаки, відштовхуються пластмасою та притягуються склом. Існують, мабуть, два види зарядів, причому заряди одного й того ж виду відштовхуються, а заряди різних видівпритягуються. Ми говоримо, що однойменні заряди відштовхуються, а різноїменні притягуються.

Американський державний діяч, філософ і вчений Бенджамін Франклін (1706-1790) назвав ці два види зарядів позитивним та негативним. Який заряд як назвати, було зовсім байдуже;
Франклін запропонував вважати заряд наелектризованої скляної палички позитивним. У такому разі заряд, що з'являється на пластмасовій лінійці (або янтарі), буде негативним. Цю угоду дотримуються й донині.

Розроблена Франкліном теорія електрики насправді була концепцією "однієї рідини": позитивний заряд розглядався як надлишок «електричної рідини» проти її нормального вмісту в даному об'єкті, а негативний - як її недолік. Франклін стверджував, що, коли в результаті будь-якого процесу в одному тілі виникає певний заряд, в іншому тілі одночасно виникає така сама кількість заряду протилежного вигляду. Назви "позитивний" і "негативний" слід тому розуміти в алгебраїчному сенсі, так що сумарний заряд, що набуває тіла в якомусь процесі, завжди дорівнює нулю.

Наприклад, коли пластмасову лінійку натирають паперовою серветкою, лінійка набуває негативного заряду, а серветка-рівний за величиною позитивний заряд. Відбувається поділ зарядів, але їхня сума дорівнює нулю.
Цим прикладом ілюструється твердо встановлений закон збереження електричного заряду, Який говорить:

Сумарний електричний заряд, що утворюється внаслідок будь-якого процесу, дорівнює нулю.

Відхилень від цього закону ніколи не спостерігалося, тому можна вважати, що він так само твердо встановлений, як і закони збереження енергії та імпульсу.

Електричні заряди в атомах

Лише минулого століття стало ясно, що причина існування електричного заряду криється в самих атомах. Пізніше ми обговоримо будову атома та розвиток уявлень про нього докладніше. Тут коротко зупинимося на основних ідеях, які допоможуть нам краще зрозуміти природу електрики.

за сучасним уявленняматом (кілька спрощено) складається з тяжкого позитивно зарядженого ядра, оточеного одним або декількома негативно зарядженими електронами.
У нормальному станіпозитивний і негативний заряди в атомі дорівнюють за величиною, і атом в цілому електрично нейтральний. Однак атом може втрачати або набувати одного або кількох електронів. Тоді його заряд буде позитивним або негативним і такий атом називають іоном.

У твердому тілі ядра можуть вагатися, залишаючись поблизу фіксованих положень, тоді як частина електронів рухається абсолютно вільно. Електризацію тертям можна пояснити тим, що в різних речовинахядра утримують електрони із різною силою.
Коли пластмасова лінійка, яку натирають паперовою серветкою, набуває негативного заряду, це означає, що електрони в паперовій серветці утримуються слабше, ніж у пластмасі, і частина їх переходить із серветки на лінійку. Позитивний заряд серветки дорівнює за величиною негативного заряду, набутого лінійкою.

Зазвичай предмети, наелектризовані тертям, лише деякий час утримують заряд і, зрештою, повертаються в електрично нейтральний стан. Куди зникає заряд? Він «стікає» на молекули води, що містяться в повітрі.
Річ у тім, що молекули води полярні: хоча загалом вони електрично нейтральні, заряд у яких розподілено неоднорідно (рис. 22.3). Тому зайві електрони з наелектризованої лінійки «стікатимуть» у повітря, притягуючись до позитивно зарядженої області молекули води.
З іншого боку, позитивний заряд предмета нейтралізуватиметься електронами, які слабо утримуються молекулами води в повітрі. У суху погоду вплив статичної електрики набагато помітніший: у повітрі міститься менше молекул води і заряд стікає не так швидко. У сиру дощову погоду предмет не може надовго утримати свій заряд.

Ізолятори та провідники

Нехай є дві металеві кулі, одна з яких сильно заряджена, а інша електрично нейтральна. Якщо ми з'єднаємо їх, скажімо, залізним цвяхом, то незаряджена куля швидко придбає електричний заряд. Якщо ж ми одночасно торкнемося обох куль дерев'яною паличкою або шматком гуми, то куля, яка не мала заряду, залишиться незарядженою. Такі речовини як залізо називають провідниками електрики; дерево ж і гуму називають непровідниками, чи ізоляторами.

Метали зазвичай є добрими провідниками; більшість інших речовин ізолятори (втім, і ізолятори трошки проводять електрику). Цікаво, що майже все природні матеріалипотрапляють до однієї з цих двох різко різних категорій.
Є, проте, речовини (серед яких слід назвати кремній, германій та вуглець), що належать до проміжної (але теж різко відокремленої) категорії. Їх називають напівпровідниками.

З точки зору атомної теоріїелектрони в ізоляторах пов'язані з ядрами дуже міцно, тоді як у провідниках багато електронів пов'язані дуже слабко і можуть вільно переміщатися всередині речовини.
Коли позитивно заряджений предмет підноситься впритул до провідника або стикається з ним, вільні електронишвидко переміщуються до позитивного заряду. Якщо ж предмет заряджений негативно, то електрони, навпаки, прагнуть відійти від нього. У напівпровідниках вільних електронів дуже мало, а ізоляторах вони практично відсутні.

Індукований заряд. Електроскоп

Піднесемо позитивно заряджений металевий предмет до іншого (нейтрального) металевого предмета.

При зіткненні вільні електрони нейтрального предмета притягнуться до позитивно зарядженого і їх перейде на нього. Оскільки тепер у другого предмета бракує деякої кількості електронів, заряджених негативно, він набуває позитивного заряду. Цей процес називається електризацією за рахунок електропровідності.

Наблизимо тепер позитивно заряджений предмет до нейтрального металевого стрижня, але так, щоб вони не стикалися. Хоча електрони не покинуть металевого стрижня, вони тим щонайменше перемістяться у бік зарядженого предмета; на протилежному кінці стрижня виникне позитивний заряд (рис. 22.4). У такому разі кажуть, що на кінцях металевого стрижня індукується (або наводиться) заряд. Зрозуміло, ніяких нових зарядів немає: сталося просто поділ зарядів, загалом стрижень залишився електрично нейтральним. Однак якби ми тепер розрізали стрижень упоперек посередині, то отримали б два заряджені предмети - один із негативним зарядом, інший із позитивним.

Повідомити металевому предмету заряд можна також, з'єднавши його дротом із землею (або, наприклад, з водопровідною трубою, що йде в землю), як показано на рис. 22.5 а. Предмет, як то кажуть, заземлений. Завдяки своїм величезним розмірамземля приймає та віддає електрони; вона діє як резервуар заряду. Якщо піднести близько до металу заряджений, скажімо, негативно предмет, то вільні електрони металу відштовхуватимуться і багато хто піде по дроту в землю (рис. 22.5,6). Метал виявиться зарядженим позитивно. Якщо від'єднати провід, на металі залишиться позитивний наведений заряд. Але якщо зробити це після того, як негативно заряджений предмет віддалений від металу, всі електрони встигнуть повернутися назад і метал залишиться електрично нейтральним.

Для виявлення електричного заряду використовують електроскоп (або простий електрометр).

Як видно із рис. 22.6, він складається з корпусу, всередині якого знаходяться два рухомі листочки, зроблені нерідко із золота. (Іноді рухомим робиться лише один листочок.) Листочки укріплені на металевому стрижні, який ізольований від корпусу і закінчується зовні металевою кулькою. Якщо піднести заряджений предмет близько до кульки, у стрижні відбувається поділ зарядів (рис. 22.7 а), листочки виявляються однойменно зарядженими і відштовхуються один від одного, як показано на малюнку.

Можна повністю зарядити стрижень з допомогою електропровідності (рис. 22.7, б). У будь-якому випадку чим більше заряд, тим сильніше розходяться листочки.

Зауважимо, проте, що знак заряду в такий спосіб визначити неможливо: негативний заряд розведе листочки точно таку ж відстань, як і рівний йому за величиною позитивний заряд. І все-таки електроскоп можна використовувати визначення знака заряду-для цього стрижню треба повідомити попередньо, скажімо, негативний заряд (рис. 22.8, а). Якщо тепер до кульки електроскопа піднести негативно заряджений предмет (рис. 22.8,6), то додаткові електрони перемістяться до листочків і вони сильніше розсунуться. Навпаки, якщо до кульки піднести позитивний заряд, то електрони перемістяться від листочків і вони зблизяться (мал. 22.8, в), оскільки їх негативний заряд зменшиться.

Електроскоп широко застосовувався на зорі електротехніки. На тому принципі при використанні електронних схем працюють дуже чутливі сучасні електрометри.

Ця публікація складена за матеріалами книги Д. Джанколі. "Фізика у двох томах" 1984 р. Том 2 .

Далі буде. Коротко про наступну публікацію:

Сила F, з якою одне заряджене тіло діє інше заряджене тіло, пропорційна добутку їх зарядів Q 1 і Q 2 і назад пропорційна квадрату відстані rміж ними.

Зауваження та пропозиції приймаються та вітаються!

«Електризація тертям» не є єдиним способомвідділення електронів від позитивних іонів. Ми розглянемо в цьому та наступному параграфах два інших методи поділу зарядів та отримання на тілах заряду того чи іншого знака.

Повторимо знову досвід зарядки електроскопа, описаний у § 1, і уважно стежитимемо за тим, у який саме момент листки електроскопа починають розходитися. Ми побачимо, що це відбувається ще до того, як заряджене тіло торкнеться стрижня приладу. Це показує, що провідник заряджається не тільки при контакті із зарядженим тілом, але й у тому випадку, коли воно знаходиться на певній відстані. Досліджуємо докладніше це явище.

Підвісимо на ізольованому провіднику легкі аркуші паперу (рис. 14). Якщо спочатку провідник не заряджений, листки будуть у невідхиленому положенні. Наблизимо тепер до провідника ізольована металева куля, сильно заряджена, наприклад, за допомогою скляної палички. Ми побачимо, що листки, підвішені в кінці тіла, в точках і відхиляються, хоча заряджене тіло і не стосується провідника. Провідник зарядився через вплив, через що і саме явище отримало назву «електризація через вплив» або « електрична індукція». Заряди, одержані за допомогою електричної індукції, називають наведеними або індукованими. Листки, підвішені біля середини тіла, в точках і не відхиляються. Значить, індуковані заряди виникають тільки на кінцях тіла, а середина його залишається нейтральною або незарядженою. Підносячи до листків, підвішених у точках і наелектризовану скляну паличку, легко переконатися, що листки в точці від неї відштовхуються, а листки в точці притягуються. Це означає, що у віддаленому кінці провідника виникає заряд тієї самої знака, як і кулі, але в прилеглих частинах виникають заряди іншого знака. Видаливши заряджену кулю, ми побачимо, що листки опустяться. Явище протікає аналогічно, якщо повторити досвід, зарядивши кулю негативно (наприклад, з допомогою сургуча).

Мал. 14. При наближенні зарядженої кулі листки у точках і відхиляються, що свідчить про появу зарядів у цих точках провідника. Листки в точках і не відхиляються, отже, заряду в цих точках немає

З погляду електронної теорії ці явища легко пояснюються існуванням у провіднику вільних електронів. При піднесенні до провідника позитивного заряду електрони до нього притягуються та накопичуються на найближчому кінці провідника. На ньому виявляється кілька «надлишкових» електронів, і ця частина провідника заряджається негативно. На віддаленому кінці утворюється нестача електронів і, отже, надлишок позитивних іонів: тут утворюється позитивний заряд.

При піднесенні до провідника негативно зарядженого тіла електрони накопичуються на віддаленому кінці, але в ближньому кінці виходить надлишок позитивних іонів. Після видалення заряду, що викликає переміщення електронів, вони знову розподіляються по провіднику, тому всі ділянки його виявляються, як і раніше, незарядженими.

Переміщення зарядів по провіднику та їх накопичення на кінцях його продовжуватимуться доти, доки вплив надлишкових зарядів, що утворилися на кінцях провідника, не врівноважить ті вихідні з кулі. електричні сили, під впливом яких відбувається перерозподіл електронів Відсутність заряду у середини тіла показує, що тут урівноважені сили, що виходять із кулі, і сили, з якими діють на вільні електрони надлишкові заряди, що накопичилися в кінці провідника.

Індуковані заряди можна відокремити на відповідних частинах провідника, якщо у присутності зарядженого тіла розділити провідник на частини. Такий досвід зображено на рис. 15. У цьому випадку електрони, що змістилися, вже не можуть повернутися назад після видалення зарядженої кулі, так як між обома частинами провідника знаходиться діелектрик (повітря). Надлишкові електрони розподіляються по всій лівій частині; Нестача електронів у точці частково поповнюється з області точки , так що кожна частина провідника виявляється зарядженою: ліва – зарядом, за знаком протилежним заряду кулі, права – зарядом, однойменним із зарядом кулі. Розходяться як листки в точках і , а й залишалися раніше нерухомими листки в точках и .

Мал. 15. Листки в точках залишаються відхиленими і після видалення зарядженої кулі

Цією обставиною часто користуються практично для зарядки провідників. Щоб цим способом зарядити електроскоп, ми можемо наблизити до нього заряджену паличку сургуча (несучу негативний заряд) і торкнутися стрижня електроскопа пальцем. При цьому кілька електронів під впливом відштовхування від сургуча піде через наше тіло в землю, а на стрижні і на листках електроскопа утворюється деякий недолік електронів. Якщо тепер, попередньо відібравши палець, прибрати сургучну паличку, електроскоп виявиться зарядженим і до того ж позитивним зарядом (рис. 16). У цьому досвіді роль другої частини провідника грає наше тіло, поєднане із землею.

Мал. 16. Різні стадії зарядки тіла через вплив: а) наближаючи до кульки електроскопа негативно заряджений сургуч, ми викликаємо на стрижні електроскопа позитивний заряд, але в його листках – негативний заряд; б) не прибираючи сургуча з негативним зарядом, торкаємося рукою до кульки електроскопа та відводимо частину негативного заряду електроскопа через своє тіло в землю; листки електроскопа спадають; в) прибравши палець, а потім прибравши сургуч, ми залишаємо на електроскопі тільки позитивний заряд, який розподіляється між кулькою та листками електроскопа

Зазначимо, що, користуючись явищем індукції, можна визначити зарядний знак електроскопа. Наблизимо до електроскопа тіло із зарядом відомого знака, наприклад, скляну паличку. Неважко збагнути, яким є знак заряду електроскопа, спостерігаючи, збільшується або зменшується при цьому відхилення листків (рис. 17).

Мал. 17. Визначення знака невідомого заряду. При наближенні однойменного заряду листки електроскопа відхиляються ще більше; при наближенні різноїменного заряду вони спадають

8.1. Поясніть спосіб визначення знака заряду електроскопа, зображений на рис. 17.

8.2. Електроскоп заряджається через вплив скляної палички. Як переміщатимуться при цьому електрони?

8.3. До кульки зарядженого електроскопа підносять, не торкаючись його, незаряджене металеве тіло. Як зміниться відхилення листків? Поясніть це явище.

8.4. До позитивно зарядженого електроскопа підносять тіло, заряджене негативно. З наближенням тіла відхилення листків електроскопа поступово зменшується і спадає до нуля. При подальшому наближенні тіла, однак, відхилення знову з'являється. Що при цьому відбувається?

8.5. При піднесенні руки до зарядженого грузика, підвішеного на шовковій нитці, він притягується до руки. Чому це відбувається?

ВСЕ МОЖНА ЗАРЯДИТИ

Надуй дві повітряні кульки. Кожну кульку зав'яжи ниткою довжиною 30 см. Використовуй липку стрічку, щоб прикріпити одну з кульок під поверхнею столу (або під будь-якою іншою поверхнею).

Потрій висить кулька шматком вовни або повсті. Необхідно зробити принаймні 20 рухів шматочком тканини туди та назад. Відпусти кульку, і вона буде вільно висіти.

Потріть другу кульку шматком вовни або повсті. Візьми його за кінець нитки і піднеси його до першої кульки. Що станеться із кульками? Прикріпи другу кульку досить близько до першої так, щоб здавалося, ніби вони розлітаються одна від одної.

Більшість тіл спочатку не мають жодного заряду. Однак якщо їх потерти певними матеріалами, то вони набудуть позитивного або негативного заряду.

При натиранні повітряної кулькивовною невидимі негативні заряди переміщаються з вовни на кульку. В результаті зарядова рівновага кульки порушується. Заряди, що надходять ззовні, додадуть кульці загальний негативний заряд.

Перемістившись, крихітні заряди залишаться на місці (звідси слово «статичний* у статичній електриці).

Якщо дві заряджені кульки знаходяться на великій відстаніодин від одного, то їх зарядів недостатньо, щоб подіяти один на одного. Однак, при зближенні стан речей зміниться. Так як обидві кульки мають негативний заряд, вони будуть відштовхуватися один від одного. Ця сила змушуватиме їх розлітатись і залишатись на певній відстані один від одного.

ПОЗИТИВНИЙ ЗАРЯД

Ножицями виріж шматок нейлонової тканини. Склади поліетиленовий пакет навпіл і візьми до рук. Помісти між цими половинками шматок нейлонової тканини кілька разів проведи пакетом по нейлону.

Що буде, коли ти прибереш пакет? Що змушує нейлон так поводитися?
На відміну від вовни поліетилен не так легко віддає свої негативні заряди. Навпаки йому простіше придбати негативні заряди. Коли ти проводиш пакетом нейлону, негативні заряди перетікають на поліетилен. Це призводить до того, що нейлон набуває позитивного заряду. Так як обидві половинки нейлону мають однаковий заряд, вони відштовхуються один від одного і розходяться.

ПРИТЯЖЕННЯ ТІЛ

Що ж станеться, якщо близько піднести один до одного негативно заряджену кульку та позитивно заряджену нейлонову смужку?

Надуй повітряну кульку і зав'яжи її ниткою довжиною 30 см. Потрій кульку шматком вовняної тканини - кулька зарядиться. За допомогою липкої стрічки зміцни кульку за нитку під поверхнею столу.
Заряди нейлонову смужку. Для цього обхопи її поліетиленовим пакетом і кілька разів (щоб бути впевненим у достатній зарядці) потри. Піднеси нейлонову смужку до кульки, що висить. Що станеться?
Відпусти нейлонову смужку.

Прилипне нейлонова смужка до кульки або відштовхуватиметься від кульки, що має протилежний заряд?
Одноіменні заряди відштовхуються. Різноіменні заряди притягуються.

І кулька та смужка були заряджені за допомогою контактної зарядки. Кулька набула загального негативного заряду. Нейлонова смужка набула загального позитивного заряду.

Якщо негативно і позитивно заряджені тіла піднести досить близько один до одного, то вони притягуватимуться один до одного. на близької відстанітяжіння досить сильне для того, щоб нейлонова смужка прилипла до поверхні кульки.

СТАТИЧНИЙ "КЛЕЙ"

Надуй кульку і потрій її шматком вовни йди фетру. Якщо у тебе немає під рукою цих матеріалів, ти можеш потерти кульку про своє волосся. Помістіть кульку на стіну.

Що станеться? Як довго кулька утримуватиметься на стіні?
Заряди кульку ще раз і подивися, чи буде вона так само добре утримуватися на дерев'яній, металевій або скляній поверхні.

Так як ти потер кульку вовною, він придбав негативний заряд. Цей заряд створює невидиме електричне поле.

Якщо кульку піднести досить близько до стіни, негативні заряди на поверхні стіни відштовхуватимуться. негативним полем, створеною кулькою. Ці заряди переміщатимуться (перетікатимуть) всередину стіни. Так як вони залишають поверхню стіни, що знаходиться близько до кульки, це місце стіни стає позитивно зарядженим. В результаті позитивно заряджена стіна і негативно заряджена кулька притягуються.

Стіна зарядилася за допомогою індукції (наведення заряду). При такому способі заряджання тіла не стикаються. Натомість електричне поле змушує заряди перетікати в сусідню речовину. Хоча кількість зарядів залишається тим самим, їх розподіл у просторі стає неоднорідним. Області, в яких більше позитивних зарядів, набувають загального позитивного заряду. Області, в яких більше негативних зарядів, набувають загального негативного заряду.

ЗАРЯЖЕНИЙ ПЛАСТИК

Виріж ножицями дві пластикові смужки з пластикової папки для паперів шириною 5 см і довжиною 25 см. Поклади смужки паралельно один одному на лист білого паперу.

Притисніть свої пальці до смужок. Проведи пальцями по обох смужках десять разів.

Візьми смужки за їхні кінці так, щоб вони висіли вільно. Піднеси смужки один до одного. Як ти думаєш, що станеться зі смужками? Вони так і вільно висітимуть, чи на них подіє невидима сила?
Так як твої пальці натирають смужки, то електрони рухаються. Це призводить до того, що пластик стає зарядженим. Оскільки обидві смужки, що висять, мають однойменний заряд, вони відштовхуються один від одного і розходяться.

НОГА-ПРИВІД

В одну руку візьми нейлонову панчоху, тримаючи її за верхній кінець. Іншою рукою кілька разів потри панчохи в одному напрямку поліетиленовим пакетом.

Після цього прибери пакет. Прослідкуй, щоб панчоха нічого не торкалася (навіть тебе). Що станеться із його формою? Ти можеш пояснити, що бачиш?

Тепер піднеси панчоху до стіни Що з нею станеться? Це буде схоже на прилипання повітряної кульки до стіни? Чи є різниця?

Оскільки поліетиленовий пакет рухався панчохою, він відбирав негативні заряди. Це призвело до того, що панчоха набула загального позитивного заряду. Так як позитивні заряди розподілилися по всьому панчоху, вони стали відштовхувати один одного. Це змусило панчоху "розширитися" і набути форми ноги, яка була шаблоном для його виготовлення.

Що сталося, коли ти підніс панчоху до стіни? Позитивно заряджена панчоха індукує на поверхні стіни заряд протилежного знака. Негативні та позитивні заряди притягуються, і панчоха прилипає до стіни.