3.3.Механізм електризації. Електроскоп

1. Електризація тертям

Проведемо дослід

Візьмемо шматок бурштину і потремо його об тканину. Перед натиранням бурштин і тканина є електрично нейтральними.

Танина втримує свої електрони менш міцно, ніж бурштин, тому під час контакту електрони в основному переходять з тканини на бурштин. У результаті після роз’єднання тканина є позитивно заряджена, а бурштин негативно заряджений.

Тіло, яке віддало частину своїх електронів, буде заряджене позитивно, а тіло яке їх одержало, – негативно.

      

2. Закон збереження електричного заряду

Під час електризації відбувається перерозподіл наявних електричних зарядів, а не створення нових.

Закон збереження електричного заряду:

Повний заряд електрично замкненої системи тіл залишається незмінним під час усіх взаємодій, які відбуваються в цій системі.

 – заряди тіл, що створюють електрично замкнену систему

n – кількість таких тіл

Під електрично замкненою системою розуміють таку систему тіл, у яку не проникають заряджені частинки ззовні і яка не втрачає «власних» заряджених частинок.

3. Провідники та діелектрики. Заземлення

За здатністю проводити електричні заряди речовини поділяють на провідники та діелектрики.

Провідники – це речовини з безліччю вільних заряджених частинок, які легко переміщуються по всьому об’єму тіла. (Метали, ґрунт, розчини солей і кислот у воді).

Діелектрики (ізолятори) – це речовини у яких вільні заряджені частинки практично відсутні. (Порцеляна (фарфор), ебоніт, скло, бурштин, гума, шовк, капрон, пластмаса, гас, повітря).

Заземлення – технічний прийом, який дозволяє розрядити будь-яке заряджене тіло шляхом з’єднання цього тіла провідником із землею.

4. Електризація через вплив

Проведемо дослід

Наблизимо негативно заряджену паличку до незарядженої металевої сфери. На короткий час торкнемося рукою до частини сфери, а потім приберемо заряджену паличку. Піднесемо сферу до клаптиків паперу, вони починають притягуватися.

Питання класу

·     Чому клаптики паперу почали притягуватися?

                 

Унаслідок дії електричного поля негативно зарядженої палички вільні електрони перерозподіляються по поверхні металевої сфери. Електрони мають негативний заряд, тому вони відштовхуються від негативно зарядженої палички. У результаті кількість електронів стане надлишковою на віддаленій від палички частині сфери і недостатньою — на ближчій.

Якщо доторкнутися до сфери рукою, то деяка кількість вільних електронів перейде зі сфери на тіло дослідника. Таким чином, на сфері виникає брак електронів, і вона стає позитивно зарядженою.

Описаний процес називають електризацією через вплив або електростатичною індукцією.

Питання класу

·     Чому гільза, виготовлена з металевої фольги, притягується як до скляної палички, що має позитивний заряд, так і до ебонітової палички, заряд якої є негативним?

·     Що відбудеться, якщо гільза торкнеться палички?

·     Чому притягуються до наелектризованої палички клаптики паперу?

Пояснення (притягування до наелектризованої палички клаптиків паперу)

Папір є діелектриком і тому практично не містить вільних електронів. Електричне поле зарядженої палички діє на зв’язані електрони атомів, із яких складається папір, унаслідок чого змінюється форма електронної хмари. Форма електронної хмари: за відсутності поля (а); за наявності поля (б). На поверхні паперу, ближчій до позитивно зарядженої палички, утворюється негативний заряд (в) і тому папір починає притягуватися до палички. Описаний процес називають поляризацією діелектрика.

5. Електроскоп та електрометр

Електроскоп – прилад для виявлення електричного заряду.

Будова електроскопа:

1 – індикатор (паперові смужки);

2 – корпус;

3 – металевий стрижень;

4 – діелектрик;

5 – кондуктор

Принцип роботи електроскопа:

Електроскоп незаряджений, і смужки паперу розташовані вертикально (а);

після дотикання зарядженого тіла до кондуктора електроскопа смужки розходяться (б).

        

Для виявлення і вимірювання електричного заряду можна застосовувати електрометр.

Електрометр обов’язково має металевий корпус, шкалу, завдяки якій можна точніше оцінити значення переданого на електрометр заряду, та легку металеву стрілку (замість паперових смужок).