Electroscop. Câmp electric

§ 1 Electroscop și electrometru, principiu de funcționare

Există instrumente cu care poți detecta electrificarea corpurilor, acestea sunt un electroscop și un electrometru.

Un electroscop (din cuvintele grecești „electron” și skopeo - a observa, a detecta) este un dispozitiv folosit pentru a detecta sarcinile electrice.

Scopul dispozitivului:

Detectarea incarcarii;

Determinarea semnului de taxare;

Estimarea mărimii sarcinii.

Un electroscop constă dintr-o tijă metalică de care sunt suspendate două benzi de hârtie sau folie ușor de mutat. Tija este fixată cu un dop de ebonită în interiorul unui corp metalic cilindric închis cu capace de sticlă.

Principiul de funcționare al unui electroscop se bazează pe fenomenul de electrificare. Când o tijă de sticlă frecata (încărcată pozitiv) atinge un dispozitiv (electroscop), sarcinile electrice vor curge prin tijă către frunze. Având același semn de încărcare, corpurile vor începe să se respingă, astfel încât frunzele electroscopului vor diverge la un anumit unghi. Consumul de frunze la un unghi de o valoare mai mare are loc atunci când electroscopului îi este transmisă o sarcină mai mare și, prin urmare, duce la o creștere a forței de respingere dintre corpuri (Fig.). În consecință, prin unghiul de divergență al frunzelor, puteți afla despre cantitatea de încărcare a electroscopului. Dacă aducem un corp a cărui sarcină este negativă unui dispozitiv încărcat pozitiv, vom observa că unghiul dintre frunze va scădea. Concluzie: un electroscop face posibilă aflarea semnului sarcinii corpului studiat.

Pe lângă electroscop, mai poate fi distins un dispozitiv - un electrometru. Principiul de funcționare al dispozitivelor este practic același. Electrometrul are un indicator ușor din aluminiu, cu ajutorul căruia, prin unghiul de deviere, puteți afla cantitatea de sarcină care a fost transmisă tijei electrometrului.

§ 2 Câmpul electric și caracteristicile acestuia

Corpurile sunt electrificate în felul următor: li se dă o sarcină pozitivă sau negativă, crescând sau scăzând cantitatea de sarcină. În acest caz, corpurile capătă proprietăți diferite și sunt capabile să atragă sau să respingă alte corpuri. Cum „înțelege” un corp că sarcina altuia trebuie atrasă sau respinsă? Pentru a răspunde la această întrebare trebuie să aflați formă specială materie - „câmp electric”.

Să electrificăm o minge de metal pe un suport de plastic și o minge ușoară de plută pe un fir cu același nume (de același semn) (să-i spunem minge de test). O vom transfera în diferite puncte din spațiu din jurul mingii mari. Vom observa că în fiecare punct al spațiului din jurul corpului electrificat este detectată o forță care acționează asupra mingii de testare. Putem vedea că există prin devierea filetului bilei. Pe măsură ce mingea se îndepărtează de bila de test, mingea de pe sfoară se deviază mai puțin, prin urmare, forța care acționează asupra ei devine din ce în ce mai mică (în funcție de unghiul de abatere al coardei de la poziția de echilibru).

Deci, în fiecare punct al spațiului din jurul corpurilor electrificate sau magnetizate există un așa-numit câmp de forță care poate influența alte corpuri.

Un câmp electric este un tip special de materie creat de o sarcină electrică staționară și care acționează cu o anumită forță asupra unei sarcini libere plasate în acest câmp.

Caracteristicile câmpului:

1. Este material, deoarece acționează asupra obiectelor materiale (un corp liber ușor - o mânecă).

2. Este real, deoarece există peste tot și chiar și în vid (spațiu fără aer) și independent de o persoană.

3. Invizibil și nu afectează simțurile umane.

4. Nu are o anumită dimensiune, chenar, formă.

5. Ocupă tot spațiul din jurul unui corp încărcat dat.

6. Pe măsură ce te îndepărtezi de încărcare, câmpul slăbește.

7. Are energie.

8. Câmpurile electrice au două principii: principiul independenței (dacă există mai multe câmpuri, atunci fiecare câmp există independent de celălalt), principiul suprapunerii (suprapunere) - câmpurile nu se distorsionează unele pe altele.

9. Există particule în jurul unui corp încărcat. Orice corp încărcat are propriul său câmp electric în jurul său.

10. Un câmp este detectat prin influența unei anumite forțe asupra unui corp încărcat liber suspendat această forță se numește electrică.

§ 3 Linii de câmp electric

Pentru a reprezenta grafic câmpul și a afla direcția de propagare a acestuia, este necesar să folosiți metoda liniilor de câmp.

Pentru a face acest lucru, să facem un experiment.

Să luăm două bile de metal pe suporturi de plastic, precum și un ac, montat tot pe un suport. Așezați bilele la o distanță de 40-50 cm una de alta, iar între ele - un suport cu un ac. Echilibrează pe ea o așchie de lemn uscat. După cum puteți vedea, bilele au semne diferite de încărcare, vom vedea că așchia se va întoarce astfel încât să fie pe linia dreaptă care leagă bilele (vezi partea superioară a figurii).

Dacă puneți o așchie înăuntru pozitii diferite lângă bile (vezi figura), observăm că va lua o poziție pe liniile în formă de arc desenate mental care leagă bilele; Exact așa arată liniile de câmp electric.

Să demonstrăm un caz interesant: există corpuri acuzate. Peste ele se pune sticla si se presara pe suprafata paharului fire de par tocate marunt. Sub influența câmpului, încep să se orienteze într-un mod interesant și apare o „poză” care arată locația cadavrelor. (vezi pozele de mai jos). În stânga și în dreapta sunt orientate în jurul particulelor încărcate pozitiv și negativ, iar în partea centrală - în jurul bilelor încărcate opus.

Liniile de forță sunt descrise ca linii mai „frecvente” în care este detectată o sarcină electrică mai mare și, prin urmare, o forță electrică mai mare atunci când un anumit câmp acționează asupra corpului. Modelul liniei de câmp arată magnitudinea forței și direcția de acțiune a câmpului asupra corpurilor și particulelor plasate în câmp.

Există un dispozitiv cu care puteți afla magnitudinea și semnul încărcării, ceea ce este important în fenomene electrice. De asemenea, câmpul electric este „legat” de sarcină. Când o încărcare se mișcă în cealaltă direcție, câmpul o urmează instantaneu.

Lista literaturii folosite:

1. Fizică. Clasa a VIII-a: Manual pentru instituţiile de învăţământ general/A.V. Peryshkin. – M.: Dropia, 2010.
2. Fizica 7-9. Manual. I.V. Krivcenko.
3. Fizică. Director. DE. Kabardin. - M.:AST-PRESS, 2010.

Dacă ați purtat haine din material sintetic, atunci este foarte probabil să experimentați în curând consecințele nu tocmai plăcute ale unei astfel de activități. Corpul tău se va electrifica și atunci când saluti un prieten sau atingi clanța ușii, vei simți o înțepătură ascuțită de electricitate.

Nu este fatal sau periculos, dar nu este foarte plăcut. Toată lumea s-a confruntat cu un fenomen similar cel puțin o dată în viață. Dar de multe ori aflăm că am devenit electrizați de consecințe. Este posibil să știți că corpul este electrificat? într-un fel mai plăcut decât o injecție electrică? Can.

Pentru ce sunt folosite un electroscop și un electrometru?

Cel mai simplu dispozitiv pentru determinarea electrizării este un electroscop. Principiul său de funcționare este foarte simplu. Dacă atingeți electroscopul cu un corp care are orice sarcină, atunci această sarcină va fi transferată pe tija metalică cu petale din interiorul electroscopului. Petalele vor dobândi o încărcătură de același semn și se vor împrăștia, respinse de aceeași încărcătură unele de altele. Pe scară puteți vedea dimensiunea încărcăturii în coulombi. Există un alt tip de electroscop - un electrometru. În loc de petale, există o săgeată atașată de o tijă de metal. Dar principiul de funcționare este același - tija și săgeata sunt încărcate și se resping reciproc. Cantitatea de deviere a acului arată nivelul de încărcare pe cântar.

Divizia de încărcare electrică

Apare întrebarea: dacă taxa poate fi diferită, înseamnă că există o cantitate din cea mai mică taxă care nu poate fi împărțită? La urma urmei, puteți reduce taxa. De exemplu, conectând un electroscop încărcat și neîncărcat cu un fir, vom împărți sarcina în mod egal, ceea ce o vom vedea pe ambele scale. După ce am descărcat manual un electroscop, împărțim din nou sarcina. Și așa mai departe până când cantitatea de sarcină devine mai mică decât diviziunea minimă a scalei electroscopului. Folosind instrumente pentru măsurători mai precise, s-a putut stabili că împărțirea sarcinii electrice nu este infinită. Valoarea celei mai mici sarcini se notează cu litera e și se numește sarcină elementară. e=0,00000000000000000016 Cl=1,6*(10)^(-19) Cl (Coulomb). Această valoare este de miliarde de ori mai mică decât cantitatea de încărcare pe care o obținem prin electrificarea părului cu un pieptene.

Esența câmpului electric

O altă întrebare care apare atunci când se studiază fenomenul de electrificare este următoarea. Pentru a transfera o sarcină, trebuie să atingem direct un alt corp cu un corp electrificat, dar pentru ca încărcătura să acționeze asupra altui corp, contactul direct nu este necesar. Astfel, o tijă de sticlă electrificată atrage bucăți de hârtie de la distanță fără a le atinge. Poate că această atracție se transmite prin aer? Dar experimentele arată că în spațiul fără aer efectul atracției rămâne. Ce este atunci?

Acest fenomen se explică prin existența unor corpuri încărcate în jur anumit tip materie - câmp electric. Câmpului electric la cursul de fizică de clasa a VIII-a i se dă următoarea definiție: Un câmp electric este un tip special de materie, diferit de materie, care există în jurul fiecărei sarcini electrice și poate acționa asupra altor sarcini. Sincer să fiu, nu există încă un răspuns clar cu privire la ce este și care sunt cauzele sale. Tot ce știm despre câmpul electric și efectele acestuia a fost stabilit empiric. Dar știința merge înainte și vreau să cred asta această întrebare va fi rezolvată într-o zi la claritate deplină. Mai mult, deși nu înțelegem pe deplin natura existenței câmpului electric, cu toate acestea, am învățat deja destul de bine cum să folosim acest fenomen în beneficiul umanității.

Slide 2

Electroscop

După lecție, elevul știe:

• Structura și scopul unui electroscop
  (electrometru).
• Concepte de câmp electric, forțe electrice.
• Conductoare și dielectrice.

• Identificați și sistematizați ceea ce au
  cunoștințe despre electrificarea corpurilor.
• Explicați acțiunea câmpului electric asupra
  sarcina electrică introdusă în ea.
• Aprofundează cunoștințele despre electrificarea corpurilor.
• Dezvoltă abilitățile intelectuale.

Structura lecției:

1. Etapa organizatorica.
2. Repetiție pentru actualizarea cunoștințelor anterioare.
3. Formarea de noi cunoștințe.
4. Consolidarea, inclusiv aplicarea noilor cunoștințe în
   situatie schimbata.
5. Teme pentru acasă.
6. Rezumând lecția.

1. Electroscop (1 exemplar).
2. Electrometru (2 exemplare), metal
   dirijor, minge.
3. Mașină electroforică.
4. „Sultani”.
5. Sticla si baton de ebonita; (lana, matase).
6. Prezentare.