Elektroskopas. Elektrinis laukas

§ 1 Elektroskopas ir elektrometras, veikimo principas

Yra instrumentai, kuriais galite aptikti kūnų elektrifikaciją, tai yra elektroskopas ir elektrometras.

Elektroskopas (iš graikų kalbos žodžių „elektronas“ ir skopeo – stebėti, aptikti) yra prietaisas, naudojamas elektros krūviams aptikti.

Prietaiso paskirtis:

Įkrovimo aptikimas;

Krūvio ženklo nustatymas;

Krūvio dydžio įvertinimas.

Elektroskopą sudaro metalinis strypas, ant kurio pakabinamos dvi lengvai kilnojamos popieriaus arba folijos juostelės. Strypas pritvirtintas ebonito kaiščiu cilindrinio metalinio korpuso viduje, uždarytame stikliniais dangteliais.

Elektroskopo veikimo principas pagrįstas elektrifikacijos reiškiniu. Kai nutrintas stiklo strypas (teigiamai įkrautas) paliečia prietaisą (elektroskopą), elektros krūviai tekės per strypą į lapus. Turėdami tą patį krūvio ženklą, kūnai pradės atstumti, todėl elektroskopo lapai išsiskirs tam tikru kampu. Lapai sunaudojami didesnio kampo kampu, kai elektroskopui suteikiamas didesnis krūvis, todėl padidėja atstūmimo jėga tarp kūnų (pav.). Vadinasi, pagal lapų nukrypimo kampą galite sužinoti apie elektroskopo įkrovos dydį. Jei kūną, kurio krūvis yra neigiamas, atnešime į prietaisą, įkrautą teigiamai, pastebėsime, kad kampas tarp lapų sumažės. Išvada: elektroskopas leidžia sužinoti tiriamo kūno krūvio ženklą.

Be elektroskopo galima išskirti dar vieną prietaisą – elektrometrą. Prietaisų veikimo principas praktiškai toks pat. Elektrometras turi lengvą aliuminio rodyklę, kurios pagalba pagal posūkio kampą galima sužinoti įkrovos kiekį, kuris buvo perduotas elektrometro lazdele.

§ 2 Elektrinis laukas ir jo charakteristikos

Kūnai elektrifikuojami taip: jiems suteikiamas teigiamas arba neigiamas krūvis, didinant arba mažinant krūvio kiekį. Tokiu atveju kūnai įgyja skirtingas savybes ir sugeba pritraukti arba atstumti kitus kūnus. Kaip kūnas „supranta“, kad kito krūvis turi būti pritrauktas arba atstumtas? Norėdami atsakyti į šį klausimą, turite išsiaiškinti speciali forma materija – „elektrinis laukas“.

Įelektrinkime metalinį rutulį ant plastikinio stovo ir lengvą kamštinį rutulį ant sriegio tuo pačiu pavadinimu (to paties ženklo) (vadinkime bandomuoju kamuoliuku). Perkelsime jį į įvairius erdvės taškus aplink didelį rutulį. Pastebėsime, kad kiekviename erdvės taške aplink elektrifikuotą kūną aptinkama jėga, veikianti bandomąjį rutulį. Matome, kad jis egzistuoja iš rutulinio sriegio įlinkio. Rutuliui tolstant nuo bandomojo rutulio, rutulys ant stygos atsisuka vis mažiau, todėl jį veikianti jėga tampa vis mažesnė (pagal stygos nukrypimo nuo pusiausvyros padėties kampą).

Taigi, kiekviename erdvės taške aplink elektrifikuotus ar įmagnetintus kūnus yra vadinamasis jėgos laukas, galintis paveikti kitus kūnus.

Elektrinis laukas yra speciali medžiaga, kurią sukuria stacionarus elektrinis krūvis ir veikia tam tikra jėga šiame lauke esantį laisvą krūvį.

Lauko charakteristikos:

1. Jis yra materialus, nes veikia materialius objektus (lengvas laisvas kūnas – rankovė).

2. Jis yra tikras, nes egzistuoja visur ir net vakuume (beorėje erdvėje) ir nepriklausomai nuo žmogaus.

3. Nematomas ir neveikia žmogaus pojūčių.

4. Neturi konkretaus dydžio, apvado, formos.

5. Užima visą erdvę, supančią duotą įkrautą kūną.

6. Tolstant nuo krūvio laukas silpsta.

7. Turi energijos.

8. Elektriniai laukai turi du principus: nepriklausomumo principą (jei yra keli laukai, tai kiekvienas laukas egzistuoja nepriklausomai nuo kito), superpozicijos (perdangos) principas – laukai vienas kito neiškreipia.

9. Aplink įkrautą kūną yra dalelių. Kiekvienas įkrautas kūnas turi savo elektrinį lauką.

10. Laukas aptinkamas tam tikros jėgos įtaka laisvai pakibusiam kūnui ši jėga vadinama elektrine.

§ 3 Elektros lauko linijos

Norint grafiškai pavaizduoti lauką ir sužinoti jo sklidimo kryptį, būtina naudoti lauko linijos metodą.

Norėdami tai padaryti, atlikime eksperimentą.

Paimkime du metalinius rutulius ant plastikinių stovų, taip pat adatą, taip pat pritvirtintą ant stovo. Padėkite rutuliukus 40-50 cm atstumu vienas nuo kito, o tarp jų - stovą su adata. Ant jo subalansuokite sausą medžio drožlę. Kaip matote, rutuliukai turi skirtingus krūvio požymius, matysime, kad skeveldra apsisuks taip, kad atsidurtų tiesioje linijoje, jungiančioje rutulius (žr. paveikslo viršutinę dalį).

Jei įdėsite gabalėlį skirtingos pozicijosšalia kamuoliukų (žr. pav.), pažymime, kad jis užims poziciją mintyse nubrėžtose lanko formos linijose, jungiančiose rutulius; Būtent taip atrodo elektrinio lauko linijos.

Parodykime įdomų atvejį: yra įkrautų kūnų. Ant jų uždėkite stiklinę, o ant stiklo paviršiaus pabarstykite smulkiai supjaustytus plaukelius. Lauko įtakoje jie pradeda įdomiai orientuotis, atsiranda „paveikslas“, rodantis kūnų išsidėstymą. (žr. paveikslėlius žemiau). Kairėje ir dešinėje jie yra orientuoti į teigiamai ir neigiamai įkrautas daleles, o centrinėje dalyje - aplink priešingai įkrautus kamuoliukus.

Jėgos linijos vaizduojamos kaip „dažnesnės“ linijos, kuriose aptinkamas didesnis elektros krūvis, taigi ir didesnė elektrinė jėga, kai tam tikras laukas veikia kūną. Lauko linijos modelis rodo jėgos dydį ir lauko veikimo kryptį į lauką patalpintus kūnus ir daleles.

Yra prietaisas, su kuriuo galite sužinoti įkrovos dydį ir ženklą, kuris yra svarbus elektriniai reiškiniai. Be to, elektrinis laukas yra „susijęs“ su krūviu. Kai krūvis juda kita kryptimi, laukas akimirksniu jį seka.

Naudotos literatūros sąrašas:

1. Fizika. 8 klasė: Vadovėlis bendrojo ugdymo įstaigoms/A.V. Periškinas. – M.: Bustard, 2010 m.
2. Fizika 7-9. Vadovėlis. I.V. Krivčenka.
3. Fizika. Katalogas. APIE. Kabardinas. - M.:AST-PRESS, 2010 m.

Jei dėvėjote drabužius iš sintetinio audinio, tuomet labai tikėtina, kad netrukus patirsite ne itin malonias tokios veiklos pasekmes. Jūsų kūnas įsielektrins ir pasisveikinę su draugu ar paliesdami durų rankeną pajusite aštrų elektros dūriu.

Tai nėra mirtina ar pavojinga, bet tai nėra labai malonu. Kiekvienas žmogus bent kartą gyvenime yra susidūręs su panašiu reiškiniu. Tačiau dažnai sužinome, kad pasekmių mus įelektrino. Ar galima žinoti, kad kūnas elektrifikuotas? kokiu nors malonesniu būdu nei elektrinis įpurškimas? Gali.

Kam naudojamas elektroskopas ir elektrometras?

Paprasčiausias prietaisas elektrifikacijai nustatyti yra elektroskopas. Jo veikimo principas labai paprastas. Jei liesite elektroskopą kūnu, turinčiu bet kokį krūvį, šis krūvis bus perkeltas į metalinį strypą su žiedlapiais elektroskopo viduje. Žiedlapiai įgis to paties ženklo krūvį ir išsisklaidys, atbaidydami vienas nuo kito tuo pačiu krūviu. Skalėje galite pamatyti krūvio dydį kulonais. Yra ir kitas elektroskopo tipas – elektrometras. Vietoj žiedlapių ant metalinio strypo pritvirtinta rodyklė. Tačiau veikimo principas tas pats – strypas ir strėlė įkraunami ir atstumia vienas kitą. Adatos įlinkio dydis parodo įkrovos lygį skalėje.

Elektros krūvio padalijimas

Kyla klausimas: jei mokestis gali būti skirtingas, ar tai reiškia, kad yra tam tikra mažiausio mokesčio suma, kurios negalima padalyti? Juk galite sumažinti mokestį. Pavyzdžiui, laidu sujungę įkrautą ir neįkrautą elektroskopą, krūvį padalinsime po lygiai, ką matysime ant abiejų svarstyklių. Iškrovę vieną elektroskopą ranka, mes vėl padalijame įkrovą. Ir taip toliau, kol įkrovos dydis tampa mažesnis už mažiausią elektroskopo skalės padalą. Tikslesniems matavimams naudojant prietaisus pavyko nustatyti, kad elektros krūvio dalijimasis nėra begalinis. Mažiausio krūvio reikšmė žymima raide e ir vadinama elementariuoju krūviu. e=0,00000000000000000016 Cl=1,6*(10)^(-19) Cl (Kulonas). Ši vertė yra milijardus kartų mažesnė už įkrovą, kurią gauname elektrifikuodami plaukus šukomis.

Elektrinio lauko esmė

Kitas klausimas, kylantis tiriant elektrifikacijos fenomeną, yra toks. Norėdami perduoti krūvį, turime tiesiogiai liesti kitą kūną elektrifikuotu kūnu, tačiau norint, kad krūvis veiktų kitą kūną, tiesioginis kontaktas nėra būtinas. Taigi elektrifikuotas stiklo strypas iš tolo pritraukia popieriaus gabalus jų neliesdamas. Gal ši trauka perduodama oru? Tačiau eksperimentai rodo, kad beorėje erdvėje traukos efektas išlieka. Kas tada?

Šis reiškinys paaiškinamas tuo, kad aplink yra įkrautų kūnų tam tikro tipo materija – elektrinis laukas. Elektrinis laukas 8 klasės fizikos kurse pateikiamas toks apibrėžimas: Elektrinis laukas yra ypatinga materijos rūšis, kuri skiriasi nuo materijos, esanti aplink kiekvieną elektros krūvį ir galinti veikti kitus krūvius. Tiesą sakant, vis dar nėra aiškaus atsakymo, kas tai yra ir kokios jo priežastys. Viskas, ką žinome apie elektrinį lauką ir jo poveikį, buvo nustatyta empiriškai. Tačiau mokslas juda į priekį, ir aš noriu tuo tikėti šį klausimą kada nors išsispręs iki visiško aiškumo. Be to, nors mes visiškai nesuprantame elektrinio lauko egzistavimo prigimties, vis dėlto jau gana gerai išmokome panaudoti šį reiškinį žmonijos labui.

2 skaidrė

Elektroskopas

Po pamokos mokinys žino:

• Elektroskopo sandara ir paskirtis
  (elektrometras).
• Elektrinio lauko sąvokos, elektrinės jėgos.
• Laidininkai ir dielektrikai.

• Nustatykite ir susisteminkite, ką jie turi
  žinios apie kūnų elektrifikaciją.
• Paaiškinkite elektrinio lauko veikimą
  į jį įvestas elektros krūvis.
• Gilina žinias apie kūnų elektrifikaciją.
• Lavina intelektualinius įgūdžius.

Pamokos struktūra:

1. Organizacinis etapas.
2. Kartojimas siekiant atnaujinti ankstesnes žinias.
3. Naujų žinių formavimas.
4. Konsolidavimas, įskaitant naujų žinių pritaikymą
   pasikeitė situacija.
5. Namų darbai.
6. Apibendrinant pamoką.

1. Elektroskopas (1 egz.).
2. Elektrometras (2 egz.), metalinis
   dirigentas, kamuolys.
3. Elektroforinė mašina.
4. "Sultonai".
5. Stiklo ir ebonito lazdelė; (vilna, šilkas).
6. Pristatymas.