Electroscopio. Campo eléctrico

§ 1 Electroscopio y electrómetro, principio de funcionamiento

Existen aparatos con los que se puede detectar la electrificación de los cuerpos, esto es un electroscopio y un electrómetro.

Un electroscopio (de las palabras griegas "electrón" y skopeo - observar, detectar) es un dispositivo que se utiliza para detectar cargas eléctricas.

Propósito del dispositivo:

detección de carga;

Determinar el signo de la carga;

Estimación de la magnitud de la carga.

Un electroscopio consta de una barra de metal de la que se suspenden dos tiras de papel o láminas que se mueven fácilmente. La varilla se fija con un tapón de ebonita dentro de una caja cilíndrica de metal, cerrada con tapas de vidrio.

El principio de funcionamiento del electroscopio se basa en el fenómeno de la electrificación. Cuando una barra de vidrio frotada (cargada positivamente) entra en contacto con un dispositivo (electroscopio), las cargas eléctricas fluirán a través de la barra hacia las hojas. Teniendo el mismo signo de carga, los cuerpos comenzarán a repelerse, por lo que las hojas del electroscopio divergirán en cierto ángulo. El consumo de hojas en un ángulo de mayor valor ocurre cuando se imparte una carga mayor al electroscopio, lo que significa que conduce a un aumento en la fuerza de repulsión entre los cuerpos (Fig.). Por lo tanto, por el ángulo de divergencia de las hojas, puede conocer la magnitud de la carga del electroscopio. Si un cuerpo con carga negativa se acerca a un dispositivo con carga positiva, notaremos que el ángulo entre las hojas disminuirá. Conclusión: el electroscopio permite conocer el signo de la carga del cuerpo investigado.

Además del electroscopio, se puede distinguir un dispositivo más: un electrómetro. El principio de funcionamiento de los dispositivos es prácticamente el mismo. El electrómetro tiene una aguja de aluminio ligera, con la ayuda de la cual, por el ángulo de desviación, se puede averiguar la cantidad de carga que se ha impartido a la varilla del electrómetro.

§ 2 Campo eléctrico y sus características

Los cuerpos se electrifican de la siguiente manera: les transfieren una carga positiva o negativa, aumentando o disminuyendo la magnitud de la carga. En este caso, los cuerpos adquieren diferentes propiedades y son capaces de atraer o repeler a otros cuerpos. ¿Cómo "entiende" el cuerpo que la carga de otro debe ser atraída o repelida? Para responder a esta pregunta, debe averiguar forma especial materia - "campo eléctrico".

Electrifiquemos con el mismo nombre (del mismo signo) una bola de metal sobre un soporte de plástico y una bola de corcho ligera sobre un hilo (llamémosla bola de prueba). Lo moveremos a diferentes puntos del espacio alrededor de una gran bola. Notaremos que en cada punto del espacio alrededor de un cuerpo electrificado, se encuentra una fuerza que actúa sobre la bola de prueba. El hecho de que existe se observa por la desviación de la rosca de la bola. A medida que la bola se aleja de la bola de prueba, la bola en el hilo se desvía menos, por lo tanto, la fuerza que actúa sobre ella se vuelve cada vez menor (por el ángulo de desviación del hilo desde la posición de equilibrio).

Entonces, en cada punto del espacio alrededor de cuerpos electrificados o magnetizados, existe un llamado campo de fuerza que puede afectar a otros cuerpos.

Un campo eléctrico es un tipo especial de materia creada por una carga eléctricamente en reposo y que actúa con alguna fuerza sobre una carga libre colocada en este campo.

Características del campo:

1. Es material, ya que actúa sobre objetos materiales (un cuerpo libre de luz - una manga).

2. Es real, ya que existe en todas partes e incluso en el vacío (espacio sin aire) e independientemente de una persona.

3. Invisiblemente y no afecta los sentidos humanos.

4. No tiene un tamaño, borde o forma específicos.

5. Ocupa todo el espacio que rodea a un determinado cuerpo cargado.

6. A medida que te alejas de la carga, el campo se debilita.

7. Posee energía.

8. Para los campos eléctricos, dos principios son inherentes: el principio de independencia (si hay varios campos, cada campo existe independientemente del otro), el principio de superposición (superposición): los campos no se distorsionan entre sí.

9. Hay alrededor de un cuerpo cargado, partículas. Cada cuerpo cargado tiene su propio campo eléctrico a su alrededor.

10. Un campo se detecta por la acción de una determinada fuerza sobre un cuerpo cargado suspendido libremente, esta fuerza se denomina eléctrica.

§ 3 Líneas de campo eléctrico

Para representar gráficamente el campo y conocer su dirección de propagación, es necesario utilizar el método de la línea de campo.

Para hacer esto, hagamos un experimento.

Tomemos dos bolas de metal en soportes de plástico, así como una aguja, también montada en un soporte. Colocamos las bolas a una distancia de 40-50 cm entre sí, y entre ellas, un soporte con una aguja. Equilibramos una astilla de madera seca sobre ella. Como puede ver, las bolas tienen diferentes signos de carga, veremos que la astilla girará para estar en la línea recta que conecta las bolas (ver la parte superior de la figura).

Si coloca un chip en Posiciones diferentes cerca de las bolas (ver Fig.), notamos que tomará una posición en las líneas arqueadas dibujadas mentalmente que conectan las bolas; así es como se ven las líneas de campo eléctrico.

Demostremos un caso interesante: hay cuerpos cargados. Colocamos vidrio encima de ellos y vertemos pelos finamente picados en la superficie del vidrio. Bajo la acción del campo, comienzan a orientarse de una manera interesante, aparece una "imagen" que muestra la ubicación de los cuerpos. (ver imágenes a continuación). A la izquierda y a la derecha, están orientados alrededor de partículas con carga positiva y negativa, y en la parte central, alrededor de bolas con carga opuesta.

Las líneas de fuerza se representan como líneas más "frecuentes" donde se encuentra una carga eléctrica más grande y, por lo tanto, una fuerza eléctrica grande cuando se aplica un campo dado a un cuerpo. El modelo de líneas de fuerza muestra la magnitud de la fuerza y ​​la dirección del campo sobre partículas colocadas en el campo.

Existe un aparato con el que se puede saber la magnitud y el signo de la carga, lo cual es importante en fenómenos eléctricos. Además, el campo eléctrico está "conectado" a la carga. Cuando la carga se mueve en la otra dirección, el campo la sigue instantáneamente.

Lista de literatura usada:

1. Física. Grado 8: Libro de texto para instituciones educativas / A.V. Perishkin. – M.: Avutarda, 2010.
2. Física 7-9. Libro de texto. IV Krivchenko.
3. Física. Directorio. DE. Kabardin. - M.: AST-PRENSA, 2010.

Si caminaste con ropa hecha de tela sintética, es muy probable que pronto sientas consecuencias no muy agradables de tal actividad. Su cuerpo se electrificará, y cuando salude a un amigo o toque el pomo de una puerta, sentirá una fuerte sacudida de corriente.

No es fatal ni peligroso, pero no es muy agradable. Todo el mundo ha experimentado algo así al menos una vez en su vida. Pero a menudo descubrimos que estamos electrificados, ya por las consecuencias. ¿Es posible saber que el cuerpo está electrificado? de alguna manera más placentera que una inyección de corriente? Poder.

¿Qué es un electroscopio y un electrómetro?

El dispositivo más simple para determinar la electrificación es un electroscopio. Su principio de funcionamiento es muy simple. Si toca el electroscopio con un cuerpo que tiene algún tipo de carga, esta carga se transferirá a una varilla de metal con pétalos dentro del electroscopio. Los pétalos adquirirán una carga del mismo signo y se dispersarán, repelidos por la carga del mismo signo entre sí. En la escala puede ver el tamaño de la carga en colgantes. Otro tipo de electroscopio es el electrómetro. En lugar de pétalos en una barra de metal, se fija una flecha. Pero el principio de acción es el mismo: la vara y la flecha están cargadas y se repelen entre sí. La cantidad de desviación de la flecha indica el nivel de carga en la escala.

División de carga eléctrica

Surge la pregunta: si la carga puede ser diferente, ¿entonces hay algún valor de la carga más pequeña que no se puede dividir? Después de todo, puede reducir el cargo. Por ejemplo, al conectar un electroscopio cargado y descargado con un cable, dividiremos la carga por igual, lo que veremos en ambas escalas. Habiendo descargado un electroscopio a mano, nuevamente dividimos la carga. Y así sucesivamente hasta que el valor de la carga sea menor que la división mínima de la escala del electroscopio. Usando instrumentos para mediciones más sutiles, fue posible establecer que la división de la carga eléctrica no es infinita. El valor de la carga más pequeña se denota con la letra e y se llama carga elemental. e=0.000000000000000000016 Cl=1.6*(10)^(-19) Cl (Coulombio). Este valor es miles de millones de veces menor que la cantidad de carga que obtenemos al electrificar el cabello con un peine.

La esencia del campo eléctrico.

Otra pregunta que surge al estudiar el fenómeno de la electrificación es la siguiente. Para transferir la carga, necesitamos tocar directamente el cuerpo electrificado con otro cuerpo, pero para que la carga actúe sobre otro cuerpo, no se necesita contacto directo. Entonces, una barra de vidrio electrificada atrae hacia sí pedazos de papel a distancia, sin tocarlos. ¿Quizás esta atracción se transmite por el aire? Pero los experimentos muestran que en un espacio sin aire permanece el efecto de la atracción. ¿Entonces que es?

Este fenómeno se explica por la existencia alrededor de cuerpos cargados cierto tipo materia - campo eléctrico. El campo eléctrico en el curso de física de octavo grado se le da la siguiente definición: un campo eléctrico es un tipo especial de materia, diferente de la materia, que existe alrededor de cada carga eléctrica y es capaz de actuar sobre otras cargas. Para ser honesto, todavía no hay una respuesta clara de qué es y cuáles son sus causas. Todo lo que sabemos sobre el campo eléctrico y sus efectos ha sido establecido empíricamente. Pero la ciencia avanza, y quiero creer que esta pregunta algún día se resolverá con total claridad. Además, aunque no comprendemos completamente la naturaleza de la existencia de un campo eléctrico, sin embargo, ya hemos aprendido bastante bien cómo utilizar este fenómeno en beneficio de la humanidad.

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Electroscopio

Después de la lección, el estudiante sabe:

• La estructura y el propósito del electroscopio.
  (electrómetro).
• Conceptos de campo eléctrico, fuerzas eléctricas.
• Conductores y dieléctricos.

• Identificar y sistematizar lo que tienen.
  conocimientos sobre la electrificación de los cuerpos.
• Explique la acción de un campo eléctrico sobre
  la carga eléctrica introducida en él.
• Profundiza el conocimiento sobre la electrificación de los cuerpos.
• Desarrolla habilidades intelectuales.

Estructura de la lección:

1. etapa organizativa.
2. Repetición para actualizar los conocimientos previos.
3. Formación de nuevos conocimientos.
4. Consolidación, incluida la aplicación de nuevos conocimientos en
   situación cambiada.
5. Tarea.
6. Resumiendo la lección.

1. Electroscopio (1 copia).
2. Electrómetro (2 copias), metal
   conductor, bola.
3. Máquina de electroforos.
4. "Sultanes".
5. Varilla de vidrio y ebonita; (seda de lana).
6. Presentación.