Ηλεκτροσκόπιο. Ηλεκτρικό πεδίο

§ 1 Ηλεκτροσκόπιο και ηλεκτρόμετρο, αρχή λειτουργίας

Υπάρχουν συσκευές με τις οποίες μπορείτε να ανιχνεύσετε την ηλεκτροδότηση των σωμάτων, αυτό είναι ένα ηλεκτροσκόπιο και ένα ηλεκτρόμετρο.

Ένα ηλεκτροσκόπιο (από τις ελληνικές λέξεις "ηλεκτρόνιο" και skopeo - παρατηρώ, ανιχνεύω) είναι μια συσκευή που χρησιμοποιείται για την ανίχνευση ηλεκτρικών φορτίων.

Σκοπός της συσκευής:

ανίχνευση φόρτισης?

Προσδιορισμός του πρόσημου της χρέωσης.

Εκτίμηση του μεγέθους της φόρτισης.

Ένα ηλεκτροσκόπιο αποτελείται από μια μεταλλική ράβδο στην οποία αναρτώνται δύο εύκολα μετακινούμενες λωρίδες χαρτιού ή φύλλου. Η ράβδος στερεώνεται με βύσμα εβονίτη μέσα σε κυλινδρική μεταλλική θήκη, κλειστή με γυάλινα καλύμματα.

Η αρχή λειτουργίας του ηλεκτροσκοπίου βασίζεται στο φαινόμενο της ηλεκτροδότησης. Όταν μια τριμμένη γυάλινη ράβδος (θετικά φορτισμένη) έρχεται σε επαφή με μια συσκευή (ηλεκτροσκόπιο), ηλεκτρικά φορτία θα ρέουν μέσω της ράβδου στα φύλλα. Έχοντας το ίδιο σήμα φόρτισης, τα σώματα θα αρχίσουν να απωθούνται, έτσι τα φύλλα του ηλεκτροσκοπίου θα αποκλίνουν σε μια ορισμένη γωνία. Η κατανάλωση φύλλων σε γωνία μεγαλύτερης τιμής συμβαίνει όταν προσδίδεται μεγαλύτερο φορτίο στο ηλεκτροσκόπιο, πράγμα που σημαίνει ότι οδηγεί σε αύξηση της απωστικής δύναμης μεταξύ των σωμάτων (Εικ.). Επομένως, από τη γωνία απόκλισης των φύλλων, μπορείτε να μάθετε για το μέγεθος του φορτίου του ηλεκτροσκοπίου. Εάν ένα σώμα με αρνητικό φορτίο φέρει σε μια συσκευή που είναι θετικά φορτισμένη, θα παρατηρήσουμε ότι η γωνία μεταξύ των φύλλων θα μειωθεί. Συμπέρασμα: το ηλεκτροσκόπιο καθιστά δυνατή την εύρεση του σημείου του φορτίου του εξεταζόμενου σώματος.

Εκτός από το ηλεκτροσκόπιο, μπορεί να διακριθεί μια ακόμη συσκευή - ένα ηλεκτρόμετρο. Η αρχή λειτουργίας των συσκευών είναι πρακτικά η ίδια. Το ηλεκτρόμετρο έχει έναν ελαφρύ δείκτη αλουμινίου, με τη βοήθεια του οποίου, από τη γωνία απόκλισης, μπορεί κανείς να βρει την ποσότητα φορτίου που έχει προσδοθεί στη ράβδο του ηλεκτρομέτρου.

§ 2 Ηλεκτρικό πεδίο και τα χαρακτηριστικά του

Τα σώματα ηλεκτρίζονται ως εξής: μεταφέρουν θετικό ή αρνητικό φορτίο σε αυτά, αυξάνοντας ή μειώνοντας το μέγεθος του φορτίου. Σε αυτή την περίπτωση, τα σώματα αποκτούν διαφορετικές ιδιότητες και είναι σε θέση να προσελκύουν ή να απωθούν άλλα σώματα. Πώς «καταλαβαίνει» το σώμα ότι το φορτίο του άλλου πρέπει να έλκεται ή να απωθεί; Για να απαντήσετε σε αυτήν την ερώτηση, πρέπει να μάθετε ειδική φόρμαύλη - «ηλεκτρικό πεδίο».

Ας ηλεκτρίσουμε με το ίδιο όνομα (του ίδιου ζωδίου) μια μεταλλική μπάλα σε μια πλαστική βάση και μια ελαφριά μπάλα φελλού σε μια κλωστή (ας την πούμε δοκιμαστική μπάλα). Θα το μετακινήσουμε σε διαφορετικά σημεία στο χώρο γύρω από μια μεγάλη μπάλα. Θα παρατηρήσουμε ότι σε κάθε σημείο του χώρου γύρω από ένα ηλεκτρισμένο σώμα, βρίσκεται μια δύναμη που ενεργεί στη δοκιμαστική μπάλα. Το ότι υπάρχει παρατηρείται από την απόκλιση του σφαιρικού νήματος. Καθώς η μπάλα απομακρύνεται από τη δοκιμαστική σφαίρα, η μπάλα στο νήμα αποκλίνει λιγότερο, επομένως, η δύναμη που ασκεί πάνω της γίνεται όλο και μικρότερη (από τη γωνία απόκλισης του νήματος από τη θέση ισορροπίας).

Έτσι, σε κάθε σημείο του χώρου γύρω από ηλεκτρισμένα ή μαγνητισμένα σώματα υπάρχει ένα λεγόμενο πεδίο δύναμης που μπορεί να επηρεάσει άλλα σώματα.

Ένα ηλεκτρικό πεδίο είναι ένα ειδικό είδος ύλης που δημιουργείται από ένα ηλεκτρικό φορτίο ηρεμίας και που δρα με κάποια δύναμη σε ένα ελεύθερο φορτίο που τοποθετείται σε αυτό το πεδίο.

Χαρακτηριστικά πεδίου:

1. Είναι υλικό, αφού δρα σε υλικά αντικείμενα (ένα ελαφρύ ελεύθερο σώμα - ένα μανίκι).

2. Είναι πραγματικό, καθώς υπάρχει παντού και ακόμη και σε κενό (χωρίς αέρα) και ανεξάρτητα από ένα άτομο.

3. Αόρατα και δεν επηρεάζει τις ανθρώπινες αισθήσεις.

4. Δεν έχει συγκεκριμένο μέγεθος, περίγραμμα, σχήμα.

5. Καταλαμβάνει όλο το χώρο που περιβάλλει ένα δεδομένο φορτισμένο σώμα.

6. Καθώς απομακρύνεστε από τη φόρτιση, το πεδίο εξασθενεί.

7. Διαθέτει ενέργεια.

8. Για τα ηλεκτρικά πεδία, δύο αρχές είναι εγγενείς: η αρχή της ανεξαρτησίας (εάν υπάρχουν πολλά πεδία, τότε κάθε πεδίο υπάρχει ανεξάρτητα από το άλλο), η αρχή της υπέρθεσης (υπέρθεση) - τα πεδία δεν παραμορφώνουν το ένα το άλλο.

9. Υπάρχει περίπου ένα φορτισμένο σώμα, σωματίδια. Κάθε φορτισμένο σώμα έχει το δικό του ηλεκτρικό πεδίο γύρω του.

10. Ένα πεδίο ανιχνεύεται από τη δράση μιας ορισμένης δύναμης σε ένα ελεύθερα αιωρούμενο φορτισμένο σώμα, η δύναμη αυτή ονομάζεται ηλεκτρική.

§ 3 Γραμμές ηλεκτρικού πεδίου

Για να αναπαραστήσετε γραφικά το πεδίο και να μάθετε την κατεύθυνση διάδοσής του, είναι απαραίτητο να χρησιμοποιήσετε τη μέθοδο γραμμής πεδίου.

Για να γίνει αυτό, ας κάνουμε ένα πείραμα.

Ας πάρουμε δύο μεταλλικές μπάλες σε πλαστικές βάσεις, καθώς και μια βελόνα, επίσης τοποθετημένη σε μια βάση. Τοποθετούμε τις μπάλες σε απόσταση 40-50 cm το ένα από το άλλο, και μεταξύ τους - μια βάση με μια βελόνα. Ισορροπούμε πάνω του ένα στεγνό ξύλινο τσιπ. Όπως μπορείτε να δείτε, οι μπάλες έχουν διαφορετικά σημάδια φόρτισης, θα δούμε ότι η λωρίδα θα γυρίσει έτσι ώστε να βρίσκεται στην ευθεία γραμμή που συνδέει τις μπάλες (δείτε την κορυφή του σχήματος).

Εάν τοποθετήσετε ένα τσιπ διαφορετικές θέσειςκοντά στις μπάλες (βλ. Εικ.), σημειώνουμε ότι θα πάρει θέση στις διανοητικά τραβηγμένες τοξοειδείς γραμμές που συνδέουν τις μπάλες. έτσι μοιάζουν οι γραμμές ηλεκτρικού πεδίου.

Ας δείξουμε μια ενδιαφέρουσα περίπτωση: υπάρχουν φορτισμένα σώματα. Τοποθετούμε ποτήρι από πάνω τους, και ρίχνουμε στην επιφάνεια του ποτηριού ψιλοκομμένες τρίχες. Κάτω από τη δράση του πεδίου, αρχίζουν να προσανατολίζονται με ενδιαφέρον τρόπο, εμφανίζεται μια «εικόνα» που δείχνει τη θέση των σωμάτων. (δείτε τις παρακάτω εικόνες). Αριστερά και δεξιά, προσανατολίζονται γύρω από θετικά και αρνητικά φορτισμένα σωματίδια, και στο κεντρικό τμήμα - γύρω από αντίθετα φορτισμένες μπάλες.

Οι γραμμές δύναμης απεικονίζονται ως πιο «συχνές» γραμμές όπου εντοπίζεται μεγαλύτερο ηλεκτρικό φορτίο και επομένως μια μεγάλη ηλεκτρική δύναμη όταν εφαρμόζεται ένα δεδομένο πεδίο σε ένα σώμα. Το μοντέλο των γραμμών δύναμης δείχνει το μέγεθος της δύναμης και την κατεύθυνση του πεδίου σε σωματίδια που βρίσκονται στο πεδίο.

Υπάρχει μια συσκευή με την οποία μπορείτε να μάθετε το μέγεθος και το πρόσημο της φόρτισης, κάτι που είναι σημαντικό ηλεκτρικά φαινόμενα. Επίσης, το ηλεκτρικό πεδίο είναι «συνδεδεμένο» με το φορτίο. Όταν η φόρτιση κινείται προς την άλλη κατεύθυνση, το πεδίο την ακολουθεί αμέσως.

Λίστα χρησιμοποιημένης βιβλιογραφίας:

1. Η φυσικη. 8η τάξη: Εγχειρίδιο για εκπαιδευτικά ιδρύματα / A.V. Peryshkin. – M.: Bustard, 2010.
2. Φυσική 7-9. Σχολικό βιβλίο. I.V. Κριβτσένκο.
3. Η φυσικη. Ευρετήριο. ΤΟΥ. Καμπαρντίν. - Μ.: AST-PRESS, 2010.

Αν περπατούσατε με ρούχα από συνθετικό ύφασμα, τότε είναι πολύ πιθανό να νιώσετε σύντομα όχι πολύ ευχάριστες συνέπειες από μια τέτοια δραστηριότητα. Το σώμα σας θα ηλεκτριστεί και όταν χαιρετάτε έναν φίλο ή αγγίζετε ένα πόμολο πόρτας, θα νιώσετε ένα απότομο τράνταγμα του ρεύματος.

Δεν είναι μοιραίο ή επικίνδυνο, αλλά δεν είναι και πολύ ευχάριστο. Ο καθένας έχει βιώσει κάτι τέτοιο τουλάχιστον μία φορά στη ζωή του. Συχνά όμως ανακαλύπτουμε ότι είμαστε ηλεκτρισμένοι, ήδη από τις συνέπειες. Είναι δυνατόν να γνωρίζουμε ότι το σώμα είναι ηλεκτρισμένο με κάποιον πιο ευχάριστο τρόπο από μια έγχυση ρεύματος;Μπορώ.

Τι είναι το ηλεκτροσκόπιο και το ηλεκτρόμετρο;

Η απλούστερη συσκευή για τον προσδιορισμό της ηλεκτροδότησης είναι ένα ηλεκτροσκόπιο. Η αρχή λειτουργίας του είναι πολύ απλή. Εάν αγγίξετε το ηλεκτροσκόπιο με ένα σώμα που έχει κάποιο είδος φορτίου, τότε αυτό το φορτίο θα μεταφερθεί σε μια μεταλλική ράβδο με πέταλα μέσα στο ηλεκτροσκόπιο. Τα πέταλα θα αποκτήσουν φορτίο του ίδιου ζωδίου και θα διασκορπιστούν, απωθημένα από το φορτίο του ίδιου ζωδίου το ένα από το άλλο. Στην κλίμακα μπορείτε να δείτε το μέγεθος της χρέωσης σε μενταγιόν. Ένας άλλος τύπος ηλεκτροσκοπίου είναι το ηλεκτρόμετρο. Αντί για πέταλα σε μια μεταλλική ράβδο, ένα βέλος είναι στερεωμένο σε αυτό. Αλλά η αρχή της δράσης είναι η ίδια - η ράβδος και το βέλος φορτίζονται και απωθούν το ένα το άλλο. Το μέγεθος της εκτροπής του βέλους υποδεικνύει το επίπεδο φόρτισης στη ζυγαριά.

Διαίρεση ηλεκτρικού φορτίου

Τίθεται το ερώτημα - εάν η χρέωση μπορεί να είναι διαφορετική, τότε υπάρχει κάποια τιμή της μικρότερης χρέωσης που δεν μπορεί να διαιρεθεί; Μετά από όλα, μπορείτε να μειώσετε τη χρέωση. Για παράδειγμα, συνδέοντας ένα φορτισμένο και αφόρτιστο ηλεκτροσκόπιο με ένα σύρμα, θα διαιρέσουμε το φορτίο εξίσου, το οποίο θα δούμε και στις δύο κλίμακες. Έχοντας εκφορτίσει ένα ηλεκτροσκόπιο με το χέρι, διαιρούμε και πάλι το φορτίο. Και ούτω καθεξής έως ότου η τιμή του φορτίου γίνει μικρότερη από την ελάχιστη διαίρεση της κλίμακας ηλεκτροσκοπίου. Χρησιμοποιώντας όργανα για πιο λεπτές μετρήσεις, ήταν δυνατό να διαπιστωθεί ότι η διαίρεση του ηλεκτρικού φορτίου δεν είναι άπειρη. Η τιμή του μικρότερου φορτίου συμβολίζεται με το γράμμα e και ονομάζεται στοιχειώδες φορτίο. e=0,000000000000000000016 Cl=1,6*(10)^(-19) Cl (Coulomb). Αυτή η τιμή είναι δισεκατομμύρια φορές μικρότερη από την ποσότητα φόρτισης που λαμβάνουμε ηλεκτρίζοντας τα μαλλιά με μια χτένα.

Η ουσία του ηλεκτρικού πεδίου

Ένα άλλο ερώτημα που προκύπτει κατά τη μελέτη του φαινομένου της ηλεκτροδότησης είναι το εξής. Για να μεταφέρουμε το φορτίο, πρέπει να αγγίξουμε απευθείας το ηλεκτρισμένο σώμα σε άλλο σώμα, αλλά για να δράσει το φορτίο σε άλλο σώμα, δεν χρειάζεται άμεση επαφή. Έτσι, μια ηλεκτρισμένη γυάλινη ράβδος έλκει κομμάτια χαρτιού στον εαυτό της σε απόσταση, χωρίς να τα αγγίζει. Μήπως αυτή η έλξη μεταδίδεται μέσω του αέρα; Όμως τα πειράματα δείχνουν ότι σε έναν χώρο χωρίς αέρα η επίδραση της έλξης παραμένει. Τι είναι τότε?

Αυτό το φαινόμενο εξηγείται από την ύπαρξη γύρω από φορτισμένα σώματα ένα ορισμένο είδοςύλη - ηλεκτρικό πεδίο. Το ηλεκτρικό πεδίο στο μάθημα της φυσικής της 8ης τάξης δίδεται ο ακόλουθος ορισμός:ένα ηλεκτρικό πεδίο είναι ένα ειδικό είδος ύλης, διαφορετικό από την ύλη, που υπάρχει γύρω από κάθε ηλεκτρικό φορτίο και είναι ικανό να δρα σε άλλα φορτία. Για να είμαι ειλικρινής, δεν υπάρχει ακόμα σαφής απάντηση τι είναι και ποιες είναι οι αιτίες της. Όλα όσα γνωρίζουμε για το ηλεκτρικό πεδίο και τις επιπτώσεις του έχουν τεκμηριωθεί εμπειρικά. Αλλά η επιστήμη προχωρά, και θέλω να το πιστεύω αυτό αυτη η ερωτησηκάποια μέρα θα επιλυθεί με πλήρη σαφήνεια. Επιπλέον, αν και δεν κατανοούμε πλήρως τη φύση της ύπαρξης ενός ηλεκτρικού πεδίου, εντούτοις, έχουμε ήδη μάθει αρκετά καλά πώς να χρησιμοποιούμε αυτό το φαινόμενο προς όφελος της ανθρωπότητας.

διαφάνεια 2

Ηλεκτροσκόπιο

Μετά το μάθημα, ο μαθητής γνωρίζει:

• Η δομή και ο σκοπός του ηλεκτροσκοπίου
  (ηλεκτρόμετρο).
• Έννοιες ηλεκτρικού πεδίου, ηλεκτρικές δυνάμεις.
• Αγωγοί και διηλεκτρικά.

• Προσδιορίστε και συστηματοποιήστε αυτά που έχουν
  γνώση για τον ηλεκτρισμό των σωμάτων.
• Εξηγήστε τη δράση ενός ηλεκτρικού πεδίου σε
  το ηλεκτρικό φορτίο που εισάγεται σε αυτό.
• Εμβαθύνει τις γνώσεις για τον ηλεκτρισμό των σωμάτων.
• Αναπτύσσει πνευματικές δεξιότητες.

Δομή μαθήματος:

1. οργανωτικό στάδιο.
2. Επανάληψη για την ενημέρωση των προηγούμενων γνώσεων.
3. Διαμόρφωση νέας γνώσης.
4. Ενοποίηση, συμπεριλαμβανομένης της εφαρμογής νέας γνώσης σε
   αλλαγμένη κατάσταση.
5. Εργασία για το σπίτι.
6. Συνοψίζοντας το μάθημα.

1. Ηλεκτροσκόπιο (1 αντίγραφο).
2. Ηλεκτρόμετρο (2 αντίγραφα), μεταλλικό
   αγωγός, μπάλα.
3. Μηχάνημα ηλεκτροφόρου.
4. «Σουλτάνοι».
5. Ράβδος από γυαλί και εβονίτη. (μαλλί, μετάξι).
6. Παρουσίαση.