Как можно при помощи электроскопа определить как заряжено тело кратко
Обновлено: 03.07.2024
Для измерения заряда используют электроскоп и электрометр. Эти приборы позволяют определить знак заряда, а, так же, оценить величину заряда.
Электроскоп
Электроскоп позволяет обнаружить электрический заряд и оценить его величину приблизительно.
Рис. 1. Электроскоп содержит металлический стержень, к которому с одной стороны прикреплена чаша, а с другой – две полоски бумаги. Некоторые электроскопы снабжены шкалой
Устроен прибор так. Металлический стержень вертикально входит в металлический корпус (рис. 1).
К стержню с одной стороны присоединена чаша, изготовленная из металла. Чаша находится в верхней части стержня, за пределами корпуса электроскопа.
А к другому концу стержня, находящемся внутри корпуса, присоединены две тонкие полоски бумаги.
Между стержнем и корпусом находится пробка из пластмассы. Она не дает заряду со стержня стекать на корпус.
В корпусе с двух сторон присутствуют стеклянные окошки, чтобы можно было наблюдать за поведением бумажных полосок.
Так же, в корпус встроена шкала с делениями. Она помогает оценивать углы, на которые бумажные полоски расходятся.
Некоторые электроскопы имеют боле простую конструкцию (рис. 2). В них стержень с листочками помещается в стеклянную колбу. Шкала в таких простейших приборах не предусмотрена.
Рис. 2. Самодельный электроскоп не содержит шкалы, металлический стержень с полосками бумаги помещен в стеклянную колбу
Как пользоваться электроскопом
Рассмотрим незаряженный электроскоп. Поднесем к его чаше натертый шерстью кусочек эбонита. Листочки при этом разойдутся в стороны (рис. 3). Первоначальное положение листочков обозначено на рисунке пунктирными линиями.
Рис. 3. Когда к чаше незаряженного электроскопа подносят заряженное тело, полоски бумаги расходятся в стороны
Чем больше заряд поднесенного наэлектризованного тела, тем на большие углы расходятся полоски бумаги.
Зарядим теперь электроскоп положительным зарядом. Для этого прикоснемся к его чаше кусочком стекла, натертого о шелк.
Прикоснувшись к чаше электроскопа, можно передать ему заряд. Чем больше заряд, тем сильнее отклоняются листочки.
Поднесем теперь к чаше положительно заряженного прибора тело, имеющее такой же — положительный знак заряда. Прикасаться телом к чаше не будем.
Мы увидим, что листочки разойдутся в стороны еще больше (рис. 4).
Рис. 4. К чаше заряженного (+) электроскопа подносят (+) заряженное тело, полоски отклоняются сильнее
Если же к чаше заряженного прибора поднести заряд противоположного знака, угол между его листочками уменьшится (рис. 5).
Рис. 5. К чаше заряженного (+) электроскопа подносят (-) заряженное тело, полоски сближаются, уменьшая угол отклонения
Зная знак заряда электроскопа, можно определить знак заряда тела.
По углу отклонения бумажных полосок можно судить о том, уменьшился или увеличился заряд электроскопа.
Чем больше угол, тем больше наэлектризован прибор, тем больший заряд находится на нем.
Электрометр
Еще один прибор, с помощью которого можно оценить заряд, называется электрометром.
Его устройство отличается от электроскопа тем, что вместо полосок бумаги содержит легкую металлическую стрелку (рис. 6). Она хорошо сбалансирована и может вращаться, отклоняясь от стержня на различные углы. Ось вращения стрелки проходит через ее центр, а максимальный угол отклонения составляет около 90 градусов.
Когда мы сообщаем электрометру заряд, стрелка от стержня заряжается, отталкивается от него и отклоняется на некоторый угол.
Электрометр обладает несколько большей чувствительностью по сравнению с электроскопом. Во всех конструкциях электрометров обязательно присутствует шкала.
На рисунке изображён простой электроскоп , который состоит из металлического стержня с металлическим шариком наверху. Внизу к стержню прикреплены очень тонкие листки из проводящего материала (например из алюминия). Эта система с помощью пробки из диэлектрика крепится в стеклянном сосуде.
Про проводники и диэлектрики см. занятие 45 .
Принцип действия электроскопа основан на явлении электрического отталкивания одноимённо заряженных тел (в данном случае заряженных листков).
Посмотрим, что позволяет определить этот простейший прибор:
1. Можно качественно определить заряжено тело или нет и насколько большим зарядом.
Предположим, что шарика электроскопа коснулись потёртой о шерсть эбонитовой палочкой (отрицательно заряженной палочкой) или отрицательно заряженным куском сургуча.
Часть избыточных отрицательных зарядов распределится между проводящими шариком, стержнем и листками. В результате листки разойдутся на некоторый угол, что указывает на наличие заряда на них. При удалении эбонитовой палочки этот угол сохранится.
При повторении опыта листки разойдутся на больший угол. Так, повторяя опыт, можно сообщить электроскопу большой заряд.
Разрядить электроскоп можно, коснувшись его шарика пальцем (листки опадут). Объясняется это тем, что через наше тело (проводник) и стены комнаты заряды "уйдут в землю".
Разрядится электроскоп и в том случае, если к нему поднести пламя свечи. Дело в том, что раскалённые газы тоже обладают хорошей проводимостью, то есть воздух вокруг электроскопа делается проводящим - заряд с электроскопа переходит через нагретый до высокой температуры воздух на окружающие тела, и листки быстро спадают.
Аналогично, электроскоп зарядится положительным зарядом, если его шарика коснуться стеклянной палочкой, потёртой о шёлк (положительно заряженной палочкой). Избыточный положительный заряд также распределится между шариком, стержнем и листками электроскопа.
Но положительные заряды в проводниках перемещаться не могут (см. занятие 33 ) На самом деле перемещаются электроны с листков, стержня, шарика электроскопа на стеклянную палочку, нейтрализуя её положительный заряд.
Отметим, что выбор названия "положительный" заряд, возникающий на стеклянной палочке и "отрицательный", возникающий на сургуче является случайным - так условились считать. В результате, положительно заряженными считаются тела, которые действуют на другие заряженные тела так же, как стекло, наэлектризованное трением о шёлк. Соответственно, отрицательно заряженными считаются тела, которые действуют на другие заряженные тела так же, как сургуч, наэлектризованный трением о шерсть.
И ещё имеем ввиду, что, например при трении стекла о шёлк, стекло заряжается положительно, а шёлк отрицательно, то есть при этом трении электроны перешли со стекла на шёлк, общий же заряд системы стекло - шёлк остался прежним (закон сохранения заряда).
2 . С помощью электроскопа можно показать , что одинаковые по модулю, но противоположные по знаку заряды, компенсируют (или нейтрализуют) друг друга.
Возьмём два одинаково разноимённо заряженных электроскопа (углы между листками одинаковы) и соединим их металлической проволокой, держа проволоку за изолированную ручку. После этого оба электроскопа окажутся незаряженными.
3 . С помощью электроскопа можно наблюдать зарядку проводника под действием света.
На рисунке изображён отрицательно заряженный электроскоп, на котором вместо шарика помещена металлическая пластинка. Листки электроскопа при этом занимают положение обозначенное пунктирными линиями.
При освещении пластинки электрической дугой, под действием света, электроны вылетают из пластинки, благодаря чему отрицательный заряд электроскопа уменьшается и листки спадают (угол между ними уменьшается).
4 . С помощью электроскопа можно показать , что в полом заряженном металлическом шаре избыточные заряды распределяются по его внешней поверхности, на внутренней же поверхности шара свободных зарядов нет.
Для этого берётся маленькая металлическая пластинка, укреплённая на изолирующей ручке (пробная пластинка). Если касаться этой пластинкой внешней поверхности полого проводящего шара, а затем шарика электроскопа, то листки расходятся.
Если же пластинкой касаться внутренней поверхности полого шара, а затем шарика электроскопа, то листки не расходятся (пластинка остаётся незаряженной), то есть заряда на внутренней поверхности шара нет, и напряжённость электрического поля внутри шара равна нулю.
По ходу изложения материала будут рассмотрены и другие примеры применения электроскопа.
Предыдущая запись: задачи 4 - 7 к занятиям 47 - 50.
Следующая запись: Что произойдёт , если незаряженный проводник поместить в электростатическое поле?
Электроскоп
1. Как при помощи листочков бумаги обнаружить, наэлектризовано ли тело?
Если к телу притягиваются мелкие листочки бумаги, то оно наэлектризовано.
2. Как устроен школьный электроскоп?
Школьный электроскоп состоит из застекленного корпуса, внутрь которого через пластмассовую пробку пропущен металлический стержень с листочками, подвешенными на конце.
Если к незаряженному электроскопу поднести заряженное тело, то его лепестки разойдутся, т.к.получат одноименные заряды.
3. Как по углу расхождения листочков электроскопа судят о его заряде?
Когда электроскоп не заряжен, то:
- приближение какого-либо тела к стержню электроскопа позволяет определить, заряжено оно или нет.
Чем более заряжено тело, тем на больший угол расходятся листочки электроскопа.
Если электроскоп заряжен, то:
- приближение к нему тела с таким же зарядом вызовет еще большее расхождение листочков в электроскопе;
- приближение к нему тела с противоположным зарядом приведет к уменьшению угла между листочками электроскопа.
Электрическое поле
1. Может ли электрическое взаимодействие передаваться не через воздух?
Для электрического взаимодействия воздушная среда не обязательна.
Электроскоп поместили под колокол воздушного насоса и выкачали воздух.
К электроскопу поднесли заряженное тело.
Листочки электроскопа под колоколом разошлись.
2. Чем отличается пространство, окружающее наэлектризованное тело, от пространства, окружающего ненаэлектризованное тело?
В пространстве вокруг наэлектризованного тела имеется электрическое поле.
Причем чем ближе к наэлектризованному телу, тем сильнее это поле.
3. Как можно обнаружить электрическое поле?
Электрическое поле действует с некоторой силой на всякий другой заряд, в нем оказавшийся..
В случае наэлектризованных тел наблюдается их взаимодействие (притяжение или отталкивание).
Это электрическое поле каждого тела действует на внесенный в него другой электрический заряд.
4. Что называется электрической силой?
Сила, с которой электрическое поле действует на внесенный в него электрический заряд, называется электрической силой.
5. Как изменяется сила, действующая на заряженную гильзу при удалении ее от заряженного тела? Как это показать на опыте?
Вблизи заряженного тела действие его электрического поля сильнее.
По мере удаления от заряженного тела действие его электрического поля ослабевает.
Например:
- угол отклонения нити (на которой висит заряженная гильза) от вертикали будет изменяться, если приближать к гильзе заряженную палочку.
Электроскоп состоит из металлического стержня, к которому подвешены две полоски бумаги или алюминиевой фольги. Стержень укреплён при помощи эбонитовой пробки внутри металлического корпуса цилиндрической формы, закрытого стеклянными крышками (рис. 1.6).
Рис. 1.6. Электроскоп.
Устройство электроскопа основано на явлении электрического отталкивания заряженных тел. При соприкосновении заряженного тела, например натёртой стеклянной палочки, со стержнем электроскопа электрические заряды распределяются по стержню и листочкам. Так как одноимённо заряженные тела отталкиваются, то под действием силы отталкивания листочки электроскопа разойдутся на некоторый угол. Причём чем больше величина заряда электроскопа, тем больше сила отталкивания листочков и тем на больший угол они разойдутся (рис. 1.7). Следовательно, по углу расхождения листочков электроскопа можно судить о величине заряда, находящегося на электроскопе.
Рис. 1.7. Работа электроскопа.
Если к заряженному электроскопу поднести тело, заряженное противоположным знаком, например, отрицательно, то угол между его листочками начнёт уменьшаться. Следовательно, электроскоп позволяет определить знак заряда наэлектризованного тела.
Для обнаружения и измерения электрических зарядов применяется также электрометр. Его принцип действия существенно не отличается от электроскопа. Основной частью электрометра является лёгкая алюминиевая стрелка, которая может вращаться вокруг вертикальной оси. По углу отклонения стрелки электрометра можно судить о величине заряда, переданного стержню электрометра.
Проградуированным прибором можно определять значения электрического заряда, а также разность потенциалов.
Читайте также: