С помощью чего можно обнаружить заряжено ли тело

Как можно обнаружить, что тело заряжено, не имея в своём распоряжении никаких электрических приборов? Ответ поясните.

Как быстро выучить стихотворение наизусть? Запоминание стихов является стандартным заданием во многих школах.

Как научится читать по диагонали? Скорость чтения зависит от скорости восприятия каждого отдельного слова в тексте.

Как быстро и эффективно исправить почерк? Люди часто предполагают, что каллиграфия и почерк являются синонимами, но это не так.

Как научится говорить грамотно и правильно? Общение на хорошем, уверенном и естественном русском языке является достижимой целью.

Как можно определить имеет тело заряд или нет

С помощью какого простейшего способа можно обнаружить имеет ли тело электрический заряд или нет?

Мы отправили письмо со ссылкой на смену пароля на username@mail.ru.

Если письма нет, проверь папку «Спам».

Чтобы вопрос опубликовался, войди или зарегистрируйся

Нужна регистрация на Учи.ру

«Ваш урок» теперь называется Учи.Ответы. Чтобы зайти на сайт, используй логин и пароль от Учи.ру. Если у тебя их нет, зарегистрируйся на платформе.

Электрический заряд (Закон Кулона)

Электрический заряд (количество электричества) — это физическая скалярная величина, определяющая способность тел быть источником электромагнитных полей и принимать участие в электромагнитном взаимодействии.

На странице -> решение задач по физике собраны решения задач и заданий с решёнными примерами по всем темам физики.

Электрические заряды

Электрический заряд – это физическая величина, характеризующая способность частиц или тел вступать в электромагнитные взаимодействия. Электрический заряд обычно обозначается буквами q или Q. В системе СИ электрический заряд измеряется в Кулонах (Кл).

Электризация тел. Понятие о величине заряда. Закон сохранения заряда

Из повседневной жизни мы хорошо знаем, что многие предметы после натирания начинают притягивать к себе соринки, бумажки, волосы и т. д. Такое притяжение к натертым предметам обусловлено находящимися на них электрическими зарядами, поэтому такие тела называют наэлектризованными.

Опыт показал, что между наэлектризованными телами имеется либо притяжение, либо отталкивание. Это объясняется тем, что электрические заряды бывают двух видов. Один из них условились называть положительным, а другой — отрицательным. Оказалось, что одноименные заряды отталкиваются, а разноименные притягиваются (рис. 14.1).

Силы взаимодействия между электрическими зарядами и силы взаимодействия между наэлектризованными телами (обусловленные присутствием на них электрических зарядов) называют электрическими силами. Следует иметь в виду, что электрические силы действуют только на заряженные тела или на заряженные частицы, например на ионы.

Наэлектризовать тело можно не только с помощью трения, но и с помощью соприкосновения его с другим заряженным телом. Так, бумажная гильза, подвешенная на непроводящей шелковой нити, после соприкосновения с заряженной палочкой отталкивается от последней (рис. 14.2). Это означает, что при соприкосновении заряды с наэлектризованной палочки частично перешли на гильзу.

Наэлектризуем две одинаковые гильзы разноименными зарядами и дадим им возможность соприкоснуться (рис. 14.3, а). После соприкосновения притяжение между гильзами либо полностью исчезнет (рис. 14.3, б), либо гильзы станут отталкиваться друг от друга (рис. 14.3, в). В первом случае говорят, что заряды нейтрализовались. Опыт показал, что при этом заряды не уничтожаются, а лишь перераспределяются между телами так, что мы перестаем замечать их присутствие. Естественно считать, что в этом случае на теле содержится поровну положительных и отрицательных зарядов.

Таким образом, нейтрализация гильз после соприкосновения происходит в случае, если заряды на гильзах до соприкосновения были равны по величине. Если же заряды на гильзах были различны

по величине, то при соприкосновении гильз равные заряды противоположного знака нейтрализуются, а оставшийся избыток заряда одного знака распределяется между гильзами и они начинают отталкиваться.

Избыток электрических зарядов одного знака в каком-либо теле называется величиной заряда или количеством электричества данного тела. Числовое значение количества электричества на теле можно определить по силе его взаимодействия с другими наэлектризованными телами. Общий заряд любого тела является алгебраической. суммой всех электрических зарядов, находящихся в этом теле.

Опыты показали, что при любом способе электризации тел электрические заряды не возникают и не исчезают, а только перераспределяются между всеми телами, участвующими в том или ином явлении. Это положение известно под названием закона сохранения заряда: алгебраическая сумма электрических зарядов в замкнутой системе остается постоянной.

Явления, подтверждающие сложное строение атома

Вопрос о том, какое место в веществе занимают электрические заряды и какую роль в строении вещества они играют, долгое время оставался неясным. Во второй половине XIX в. было открыто много явлений, указывающих на сложное строение атома. Анализ этих явлений показал, что электрические заряды должны входить в состав атомов. Поскольку вещество в естественном состоянии электрически нейтрально, можно было предполагать, что в каждом атоме должны находиться равные по величине положительные и отрицательные электрические заряды.

На сложное строение атома указывали прежде всего всевозможные химические реакции. Образование молекул из атомов и перестройка молекул при химических реакциях доказывали, что между атомами действуют силы притяжения, наличие которых можно объяснить присутствием в атомах разноименных электрических зарядов.

Работы Д. И. Менделеева наглядно выявили периодичность свойств химических элементов, которую можно было объяснить повторяемостью комбинаций в расположении электрических зарядов внутри атомов.

Открытые М. Фарадеем законы электролиза (гл. 19) показали, что в веществе должны находиться неделимые (элементарные) электрические заряды, которые, по-видимому, одинаковы для всех атомов.

При изучении тока в разреженных газах (§ 20.4), при фотоэффекте (§ 35.6) и в ряде других случаев были обнаружены отрицательно заряженные частицы, которые англичанин Д. Стони назвал электронами.

Французский ученый А. Беккерель в 1896 г. установил, что урановые руды создают излучение, имеющее сложный состав, а позднее выдающийся английский ученый Э. Резерфорд доказал, что оно состоит из трех видов лучей, получивших название альфа-лучей ( — лучей), бета-лучей (-лучей) и гамма-лучей (— лучей). Исследования показали, что — лучи представляют собой поток положительно заряженных частиц ( — частиц), — лучи — поток электронов, а — лучи — очень короткие электромагнитные волны (§ 37.2).

На основе всех этих исследований были созданы различные модели строения атомов вещества из электрических зарядов, однако подлинное строение атомов было раскрыто только в 1911 г. Э. Резерфордом, когда он изучал рассеяние -частиц веществом (§ 14.3).

Опыты Резерфорда. Ядерная модель строения атома

В опытах по изучению строения атома Резерфорд располагал на пути -частиц, летящих в одном направлении, металлическую фольгу и изучал рассеяние -частиц фольгой. Оказалось, что огромное большинство -частиц, пройдя сквозь фольгу, продолжает лететь в прежнем направлении или отклоняется от него на очень малый угол. Лишь небольшое число -частиц сильно изменяло направление своего движения, а отдельные частицы даже отбрасывались назад. Это доказывало, что почти вся масса атома сосредоточена в центре, т. е. в центре атома находится очень маленькая, но массивная частица, заряженная положительно, которая отталкивает пролетающие мимо нее -частицы и может даже отбросить назад налетающую на нее -частицу. Положительно заряженная частица в центре атома получила название ядра атома.

Поскольку атом в нормальном состоянии электрически нейтрален, то в нем должны находиться отрицательно заряженные электроны, компенсирующие положительный заряд ядра. Так как электроны притягиваются к ядру, то они должны были бы упасть на него.

Поэтому. Резерфорд предположил, что электроны в атоме движутся вокруг ядра по круговым или эллиптическим орбитам, а сила их электрического притяжения к ядру является центростремительной силой. Такая модель атома напоминает строение Солнечной системы, поэтому ее стали называть планетарной или ядерной моделью атома.

Итак, по Резерфорду, любой атом состоит из небольшого по размерам, но массивного и заряженного положительно ядра, вокруг которого по орбитам движутся отрицательно заряженные электроны. Дальнейшие исследования показали, что ядерная модель атома, предложенная Резерфордом, очень близка к действительности.

Оказалось, что самое маленькое ядро — у атома водорода. Оно называется протоном. Вокруг этого ядра вращается один электрон. Положительный заряд протона равен по величине отрицательному заряду электрона . Эти заряды принято называть элементарными, так как до сих пор обнаружить заряды меньше е по величине не удалось.

Радиус протона около 10 -15 м, а его масса 1,672 . 10 -27 кг. Размеры электрона имеют тот же порядок, что и размеры протона, а масса электрона составляет 9,11 . 10 -31 кг, т. е. приблизительно в 1836 раз меньше массы-протона. Таким образом, практически вся масса атома водорода сосредоточена в его ядре; это можно сказать и об атомах всех других элементов.

Понятие о строении атомов различных химических элементов

Положительные заряды атомных ядер всех химических элементов оказались целыми кратными заряду протона. Исследования показали, что протоны являются составной частью всех атомных ядер. При этом выяснилось, что химическая природа атома однозначно определяется величиной положительного заряда ядра атома, т. е. числом протонов в ядре. Это число называется атомным номером Z.

Все атомы, ядра которых имеют одинаковый атомный номер, являются атомами одного и того же химического элемента. В таблице Менделеева все химические элементы располагаются в порядке возрастания их атомных номеров. Поскольку в нормальном состоянии атомы нейтральны, в них должны находиться отрицательные заряды. Отрицательный заряд любого атома создается электронами. В каждом нейтральном атоме вокруг ядра должно вращаться Z электронов, т. е. столько, сколько протонов находится в ядре атома.

Электроны в атомах располагаются слоями. Изучение расположения электронов в атомах различных элементов показало, что если порядковый номер слоя обозначить п, то максимальное количество электронов в этом слое равно 2п 2 .

Следовательно, в первом заполненном слое должно находиться 2 электрона, во втором — 8, в третьем — 18 и т. д. Эти слои часто обозначают заглавными буквами К, L, М и т. д. На рис. 14.4 схематически изображены атомы гелия (Не), азота (К) и алюминия (Аl).

Электроны, которые находятся в наружном слое, т. е. наиболее удаленные от ядра атома, называются валентными. Таких электронов больше восьми не бывает. Валентные электроны сравнительно слабо связаны с атомом и при внешних воздействиях могут отрываться от атомов или переходить от одного атома к другому. Атомы металлов, у которых во внешнем слое находится от одного до трех электронов, легко теряют валентные электроны (§ 11.3). Поэтому все металлы хорошо проводят электрический ток. Атомы металлоидов, во внешнем слое которых находится от пяти до семи электронов, имеют тенденцию присоединять к себе лишние электроны, доводя их число во внешнем слое до восьми* Поэтому все металлоиды плохо проводят электрический ток.
Атомы и молекулы, имеющие либо избыток, либо недостаток электронов по сравнению с обычным состоянием, называются ионами, а процесс присоединения или отрывания электронов от нейтральных атомов и молекул называется ионизацией. Атомы и молекулы, присоединившие к себе лишние электроны, заряжаются отрицательно, и их называют отрицательными ионами, а атомы и молекулы, потерявшие электроны, заряжаются положительно’, и их называют положительными ионами.

Если электрон находится в атоме или молекуле, то его называют связанным. Если же оторвавшийся электрон не присоединяется к другим молекулам или атомам, а существует как самостоятельная частица, то его называют свободным. Процесс электризации тела в любом случае представляет собой приобретение или потерю этим телом электронов и ионов.

Отметим еще, что подвижными носителями зарядов в твердых металлах являются только электроны. Следовательно, при электризации металлических тел с одного тела на другое переходят только электроны. Теория, объясняющая электрические явления перемещением электронов, называется электронной теорией.

Электризация при соприкосновении незаряженных тел

Поскольку силы, удерживающие валентные электроны в атомах, зависят от рода атомов, то при сближении разнородных атомов валентные электроны могут переходить от атома, который удерживает их слабее, к атому, притягивающему их сильнее. Это означает, что яри соприкосновении двух разнородных тел некоторое количество электронов перейдет с одного тела на другое, т. е. тела наэлектризуются. Заряды тел будут одинаковы по величине, но противоположны по знаку. Чтобы снова разъединить такие тела, нужно совершить работу против сил электрического притяжения этих тел. За счет этой работы наэлектризованные тела приобретают электрическую энергию. (Конечно, при соприкосновении двух тел, состоящих из совершенно одинакового вещества, электризации не произойдет.)

Итак, при соприкосновении двух любых разнородных незаряженных тел оба тела электризуются разноименно.

Ясно, что величины зарядов таких тел зависят от свойств самих тел и площади их соприкосновения. Если разнородные тела просто прижимаются друг к другу, то точек соприкосновения у них мало и электризация получается слабой. При трении площадь соприкосновения тел значительно возрастает и электризация тел сильно увеличивается.

Сила взаимодействия электрических зарядов. Закон Кулона

Силу взаимодействия электрических зарядов можно измерить при помощи крутильных весов (рис. 14.5). В этом приборе два маленьких металлических шарика укреплены на изолирующих стержнях. Один из стержней, с шариком В, устанавливается неподвижно, а второй, с шариком А и противовесом на другом конце, подвешивается на тонкой упругой нити. Верхний конец нити закреплен на вращающейся головке, которая позволяет сближать и удалять друг от друга шарики А и В. Зарядив шарики, определяют силу взаимодействия зарядов по углу закручивания нити. Отметим, что силу тяготения между шариками можно не учитывать, поскольку она во много раз меньше электрической силы.

Определив силу взаимодействия для двух данных зарядов, изменяют расстояние между шариками. Оказывается, что с увеличением расстояния в два, в три, в четыре раза сила взаимодействия уменьшается в четыре, в девять, в шестнадцать раз, т. е. изменяется обратно пропорционально квадрату расстояния. Величину зарядов можно изменять следующим образом. Если коснуться одного из заряженных шариков, например В, точно таким же третьим незаряженным шариком, то заряд распределится между ними поровну и на шарике В останется заряд /2. Такое деление можно продолжать. Если таким образом уменьшать величину заряда одного из шариков в два, в четыре раза, то при неизменном расстоянии между шариками А и В во столько же раз уменьшится сила взаимодействия зарядов. Следовательно, сила взаимодействия изменяется прямо пропорционально величине заряда каждого из шариков.

Все эти выводы верны, если размеры тел, на которых находятся заряды, малы по сравнению с расстоянием между телами. Такие заряды называют точечными.

Подобные опыты в 1785 г. выполнил французский физик Ш. Кулон. Он установил закон, который носит теперь его имя — закон Кулона: сила взаимодействия двух тачечных зарядов прямо пропорциональна произведению их величин, обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними и направлена вдоль прямой, соединяющей эти заряды:

Здесь r— расстояние между зарядами, а К — коэффициент пропорциональности. Напомним, что сила F является силой притяжения, если знаки зарядов разные, и силой отталкивания, если знаки зарядов одинаковые.

Диэлектрическая проницаемость среды

Поскольку электрические заряды входят в состав всех молекул, можно ожидать, что среда, окружающая заряженные тела, должна влиять на силу электрического взаимодействия между этими телами. Опыт подтверждает это предположение. Оказывается, что сила взаимодействия между двумя зарядами наибольшая в безвоздушном пространстве. Окружающая среда всегда уменьшает эту силу. Это означает, что коэффициент К в формуле (14.1) зависит как от выбора единиц измерения, так и от свойств среды. Для упрощения ряда формул данного раздела коэффициент К в (14.1) в СИ представляют в виде , где определяется выбором единиц измерения и свойствами среды.

Величина , характеризующая зависимость силы взаимодействия между зарядами от окружающей среды, называется диэлектрической проницаемостью этой среды.

Таким образом, формула (14.1) принимает следующий вид:

Для силы взаимодействия этих же зарядов в вакууме формулу (14.2) можно записать в виде

Здесь называется электрической постоянной. Ее величина определяется выбором единиц измерения и находится с помощью опытов.

Разделив (14.2 а) на (14.2), получим

Величина называется относительной диэлектрической проницаемостью среды. Ее значение — это отвлеченное число, всегда большее единицы, так как . Относительная диэлектрическая проницаемость среды показывает, во сколько раз сила взаимодействия электрических зарядов в этой среде меньше, чем в вакууме. Числовое значение определяют опытным путем и при расчетах берут из таблиц. Диэлектрическая проницаемость среды равна

Подставив это значение в (14.2), получим

Международная система единиц СИ в электричестве

Электрическая постоянная. Для измерения электрических величин в СИ введена основная единица — единица силы тока ампер (§ 1.9). Единица заряда в этой системе оказывается производной и выводится из формулы

Для единицы заряда имеем

В СИ за единицу заряда принимается кулон (Кл). Кулоном называется электрический заряд, протекающий через поперечное сечение проводника за 1 с при силе тока в 1 А. Кулон — очень большая единица заряда. Оказывается, что заряд в один кулон имеется у 625 . 10 16 протонов (электронов). Измерения показали (§ 15.18), что

(Подумайте, как было найдено указанное выше число протонов.)

Единицу в СИ можно выразить так:

В СИ за единицу принимается диэлектрическая проницаемость такой среды, в которой два заряда по 1 Кл каждый, находящиеся на расстоянии 1 м, взаимодействуют с силой (1/4) Н *).

*) Эту единицу в СИ называют фарад на метр (Ф/м); см. § 15.13.

С помощью опытов было найдено следующее значение электрической постоянной :

Электроскоп

Прибор для обнаружения электрического заряда называется электроскопом. Простейший электроскоп состоит из металлического стержня, на одном конце которого укреплен шарик, а на другом — два листочка из металлической фольги (рис. 14.6).

Стержень электроскопа пропущен сквозь пробку из диэлектрика и помещен в стеклянный или пластмассовый сосуд, который предохраняет листочки от влияния на них движения окружающего воздуха. Если заряженным телом касаются шарика электроскопа, то листочки расходятся на некоторый угол, так как они заряжаются одноименно.

Иногда при опытах необходимо иметь заряженный электроскоп, знак заряда которого должен быть заранее известен. В этом случае его заряжают соприкосновением либо со стеклянной палочкой, натертой кожей (стекло при этом заряжается положительно), либо с эбонитовой палочкой, натертой мехом (эбонит в этом случае заряжается отрицательно). Такой заряженный электроскоп можно использовать для определения знака заряда произвольно наэлектризованного тела. (Подумайте, как это можно сделать.)

Услуги по физике:

Лекции по физике:

Присылайте задания в любое время дня и ночи в ➔

Официальный сайт Брильёновой Натальи Валерьевны преподавателя кафедры информатики и электроники Екатеринбургского государственного института.

Все авторские права на размещённые материалы сохранены за правообладателями этих материалов. Любое коммерческое и/или иное использование кроме предварительного ознакомления материалов сайта natalibrilenova.ru запрещено. Публикация и распространение размещённых материалов не преследует за собой коммерческой и/или любой другой выгоды.

Сайт предназначен для облегчения образовательного путешествия студентам очникам и заочникам по вопросам обучения . Наталья Брильёнова не предлагает и не оказывает товары и услуги.

Основные сведения об электризации тел в физике

Электрический заряд является величиной, определяющей способность тела к электрическому взаимодействию и интенсивность этого взаимодействия.

Заряд обозначают латинской буквой q и измеряют в кулонах (Кл).

Два вида электрических зарядов

В природе существуют два вида электрических зарядов, которые условно названы положительным и отрицательным. Носителем положительного заряда является протон, а отрицательного — электрон. Обычно атомы находится в равновесном состоянии благодаря одинаковому числу входящих в них положительных и отрицательных частиц.

Электрический заряд электрона отрицателен и равен — 1 , 6 · 10 — 19 К л , заряд протона положителен и по модулю равен заряду электрона.

Электроны и протоны взаимодействуют по определенным законам:

• одноименные заряды взаимно отталкиваются;
• разноименные заряды взаимно притягиваются.

Определить заряжено ли тело и величину его заряда можно с помощью электроскопа и электрометра.

Электроскоп — устройство, определяющее наличие электрического заряда. Простейший электроскоп можно собрать из подручных материалов: банки, металлической проволоки, алюминиевой фольги и картона. Если поднести к электроскопу электрически заряженный предмет, то его лепестки раздвинутся.

Электрометр работает по такому же принципу, но дополнительно имеет шкалу. Степень отклонения стрелки электрометра от стержня позволяет измерить заряд.

Явление электризации тел

Электризация — процесс перераспределения зарядов, при котором электроны от одного тела переходят к другому и электрически нейтральные тела становятся заряженными.

Электроны могут перемещаться от одного атома к другому. При этом они формируют положительные (где отсутствует электрон) или отрицательные (одиночный электрон или атом с дополнительным электроном) ионы. Если электроны переходят к нейтрально заряженному телу, то в этой области их количество становится большим, чем количество положительных протонов.

Таким образом появляется некомпенсированный отрицательный заряд. И наоборот, в области, откуда они уходят, появляется нехватка отрицательных зарядов, необходимых для компенсации положительных, и область заряжается положительно.

• электризация происходит при взаимодействии;
• в электризации участвуют два тела или более;
• электризуются оба тела.

Условие возникновения электризации тел

Электризация нейтральных тел, состоящих из разных веществ, возможна, если в атомах одного из них есть электроны со слабой связью с ядром, а у другого, наоборот присутствуют очень сильные связи. Электроны, которые вращаются на удаленных орбитах, слабо взаимодействуют с ядрами, и часть таких электронов легко теряет свои связи с ними.

Поэтому, при тесном контакте с веществами, имеющими более сильные электронные связи с ядрами, происходит окончательный разрыв слабой связи и перемещение свободных электронов.

Главным условием электризации тел является наличие слабых и сильных электронных связей.

Способы электризации

Существующие способы электризации можно разделить на две группы:

Электризация с помощью механического воздействия

Электризация трением

При трении тела тесно контактируют друг с другом, и часть электронов с поверхности одного переходит на поверхность второго. Если стеклянную палочку натереть о бумагу, то палочка получит положительный заряд, а бумага — отрицательный.

При трении о мех или шерстяную ткань эбонит приобретает отрицательный заряд, а мех и шерсть — положительный.

В результате трения при контакте воздуха с твердыми или жидкими веществами, например, водной поверхностью, воздух электризуется, и происходят разряды молний.

Электризация при соприкосновении или ударе

Электризация трением возможна, даже если тела имели нейтральный заряд. Для электризации соприкосновением или ударом необходимо, чтобы хотя бы одно из тел имело отличный от нуля заряд, так как кратковременного взаимодействия недостаточно для электризации незаряженных тел. Соприкасаясь с нейтральным предметом, заряженное тело передает ему часть своего заряда.

Электризация под влиянием внешних сил

Электризация индукцией (наведением)

Электризация наведением схематически показана на изображении.

Если к двум соприкасающимся незаряженным электрометрам (рис. а) поднести положительно заряженную стеклянную палочку, то электроны, притягиваясь к предмету с положительным зарядом, сосредоточатся в ближайшем к стеклянной палочке электрометре и на нем образуется отрицательный заряд (рис. б). Если в этот момент разделить электрометры (рис. в) и затем убрать стеклянную палочку, то они так и останутся разноименно заряженными (рис. г).

Другие способы электризации:

• воздействие света (фотоэффект);
• влияние тепла (термопары);
• химические реакции;
• давление (пьезоэффект).

Распределение заряда

При электризации тела с ровной поверхностью заряд равномерно распределится по ней. Если предмет неправильной формы, заряд распределится неравномерно. Наибольшая концентрация электронов будет на выпуклых частях, меньшая — на впадинах.

Законы Кулона и сохранения заряда

Закон Кулона

Сила взаимодействия между двумя неподвижными точечными зарядами, находящимися в вакууме, прямо пропорциональна произведению модулей этих зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Сила направлена по прямой, соединяющей эти заряды.

F 12 = k q 1 · q 2 r 2

где F — сила Кулона между телами с зарядами q 1 и q 2 (точечными зарядами),

q 1 и q 2 — заряды взаимодействующих тел,

r — расстояние между зарядами,

k — коэффициент, постоянная величина.

Коэффициент k равен силе взаимодействия двух точечных зарядов по 1 Кл на расстоянии 1 м. Его значение зависит от выбранной системы измерений и свойств среды.

В СИ k = 9 · 10 9 Н · м 2 К л 2 .

Сила Кулона имеет обратно пропорциональную зависимость от квадрата расстояния между зарядами, и поэтому ее проявление можно наблюдать только на очень небольших расстояниях — на уровне атомных измерений. Для того чтобы произошло перераспределение электрических зарядов, нужно, чтобы тела максимально сблизились, то есть соприкоснулись.

Тогда под действием кулоновских сил часть заряженных частиц переместится с поверхности одного предмета на поверхность другого. Избыток электронов образует определенный отрицательный заряд. На поверхности предмета, потерявшего часть электронов и имеющего поэтому избыток положительно заряженных ионов, создается положительный заряд. При этом модули величин зарядов на каждой из поверхностей равны, но знаки их противоположны.

Закон сохранения заряда

В изолированной системе алгебраическая сумма электрических зарядов всех тел остается постоянной при любых взаимодействиях зарядов внутри этой системы.

q 1 + q 2 + q 3 + . . . + q n = c o n s t

Изолированная или замкнутая система — это система тел, в которой заряды не уходят и не приходят извне.

Свойства статического электричества

Статическое электричество — это комплекс явлений, связанных с электризацией тел.

Основные причины появления статического электричества

1. Контакт между двумя телами и их разделение (включая трение, намотку/размотку и пр.).
2. Быстрый температурный перепад (например, в момент помещения материала в духовой шкаф).
3. Радиация с высокими значениями энергии, ультрафиолетовое излучение, рентгеновские X-лучи, сильные электрические поля.
4. Резательные операции, то есть трение (например, на раскроечных станках или бумагорезальных машинах).
5. Индукция (статический заряд вызывает возникновение электрического поля).

Контакт между предметами с последующим отделением их друг от друга является самой распространенной причиной возникновения статического электричества на производствах. Статический заряд генерируется при разматывании или наматывании рулонных материалов, при перемещении относительно друг друга их слоев. В быту также наиболее частые причины появления статического электричества — трение и наведение.

Устройство и принцип работы электроскопа: Что это такое?

Электроскоп нужен, чтобы измерять электрические заряды в рядом находящихся предметах. А также его использование позволяет определить полярность: положительная или отрицательная. Схема физического устройства проста, прибор состоит из металлического стержня, который заключен в стеклянную колбу.

На окончаниях находятся две тонкие алюминиевые или золотые пластины, снизу они соединяются. При этом конструкция закрывается изоляционной крышкой, а сверху торца находится специальная сфера, которая называется «коллектор».

Во время приближения электрически заряженного предмета к электроскопу находящиеся снизу устройства ламели имеют две реакции:

1. Если ламели отдаляются, это обозначает, что тело имеет такой же заряд, как электрометр.
2. Если они соединяются, это обозначает, что предмет имеет противоположный заряд.

Электроскопы позволяют определять, каково накопление электрического заряда, при этом они указывают знак полярности и ее интенсивности.

История создания

Впервые доклад об изобретении электроскопа написал физик и врач Вильям Гилберт, работавший в Великобритании при правлении Елизаветы Первой. Этот ученый также является «отцом» электромагнетизма за счет большого вклада в науку в XVII столетии. Он создал первое устройство в 1601 г. для углубления опытов с электричеством.

Первый прибор, который назывался версориум, представлял собой конструкцию, где металлическая иголка свободно вращалась на специальном пьедестале. Конфигурация этого устройства сильно напоминала обычный компас, однако здесь была не намагниченная игла. Ее концы зрительно отличались между собой. Помимо этого, одно окончание имело отрицательный заряд, а второе — положительный.

Принцип работы был основан на импульсах, которые возникали на концах благодаря электромагнитной индукции. То есть с учетом того, какой стороной иголка располагалась максимально близко к предмету, реакция конца заключалась в том, чтобы отталкиваться или притягиваться к объекту.

В начале 1783 г. знаменитый физик из Италии Алессандро Вольта создал конденсационный электрометр, обладающий повышенной чувствительностью для определения электрозарядов.

Но самых больших успехов добился астроном и математик из Германии Иоганн Готтлиба, он изобрел золотой листовой прибор. Рисунок этого устройства напоминает конструкцию, которая используется в наше время. Оборудование имело стеклянный колокол со стальной сферой сверху. При этом последняя соединялась проводником с двумя тонкими золотыми листами. Пластины соединялись или расходились с учетом приближения электрического заряженного предмета.

Принцип работы

Электрометр — это прибор, который используется для выявления статического электричества около находящихся предметов, использует эффект соединения внутренних тонких металлических листов из-за электростатического притяжения. Статическое поле появляется на внешней части объекта за счет трения или происходящей нагрузки.

Устройство предназначается для определения наличия типа заряда с помощью переноса электронов с сильно заряженных участков на разряженные поверхности. Помимо этого, с учетом реакции пластин это позволяет определить величину электрического импульса предмета. Сфера, которая находится сверху прибора, является приемником заряда предмета изучения.

При приближении электростатически заряженного объекта ближе к устройству оно получит такой же электрозаряд от предмета. То есть, если подойти к объекту, который положительно заряжен, прибору передастся такой же заряд.

Если электрометр уже имел известный электрический импульс, можно увидеть следующее:

1. Если объект одинаково нагружен, металлические листы, находящиеся в устройстве, разойдутся.
2. И наоборот, если тело противоположно заряжено, стальные пластины будут между собой прочно соединены.

Металлические листы в приборе должны иметь легкий вес, чтобы их масса могла сбалансировать воздействие электрических сил отторжения. Так, если отодвигать предмет изучения от устройства, в пластинах снижается поляризация и они становятся в естественное положение («закрываются»).

Вопросы § 26

Чтобы узнать, наэлектризовано ли тело, достаточно поднести его к мелко нарезанным листочкам бумаги. К наэлектризованному телу листочки притянутся.

2.

Школьный электроскоп содержит застекленный корпус, внутрь которого через пластмассовую пробку пропущен металлический стержень, с листочками на конце.

3.

Если электроскоп заряжен положительно, то поднесение к нему тела с таким же зарядом вызовет еще большее расхождение листочков в электроскопе; поднесение тела с противоположным зарядом приведет к уменьшению угла между листочками электроскопа. Когда электроскоп не заряжен, прикосновение телом к стержню позволяет определить, заряжено ли тело, чем более заряжено тело, тем на больший угол расходятся листочки электроскопа.