Описание физического явления взаимодействия заряженных тел

Тема 3 Явление взаимодействия заряженных тел

Ранее мы узнали, что атомы имеют положительно заряженные протоны и отрицательно заряженные электроны.

Когда говорят, что тело заряжено отрицательно, то это означает, что в нём больше электронов, чем протонов. Если тело не заряжено, то в нём количество положительно и отрицательно заряженных частиц (протонов и электронов) одинаковое. Если тело заряжено положительно, то это означает, что в нём электронов меньше, чем протонов.

Опытным путём было установлено, что тела, заряженные одноимёнными зарядами, отталкиваются (рис.3.1), а тела заряженные разноимёнными зарядами, притягиваются (рис.3.2).

F

F

Рис.3.1

F

F

Рис.3.2

Это явление используется для конструирования электроскопов.

Слово электроскоп происходит от греческих слов: электрон и скопео – определять.

Конструкция простейшего электроскопа приведена на рис.3.3. Через пластмассовую пробку в металлической оправе проходит металлический стержень, на конце которого закреплены два листика тонкой бумаги. Оправа с двух сторон закрыта стеклом.

Рис.3.3

В основе принципа действия электроскопа лежит явление взаимодействия заряженных тел. Если прикоснуться положительно заряженной палочкой к шарику электроскопа, то шарик и стержень, а вместе с ними и листики бумаги также зарядятся положительным зарядом, а поскольку одноимённо заряженные тела отталкиваются, то листики отклонятся на определённый угол. Чем больший заряд получит электроскоп, тем на больший угол отклонятся листики. Итак, по углу отклонения листиков можно судить о величине заряда: чем больше заряд, тем на больший угол отклонятся листики и наоборот.

Для опытов с электричеством используют и другой, более совершенный прибор – электрометр Брауна (рис.3.4). Здесь лёгкая металлическая стрелочка В заряжается от металлического стержня D, отталкиваясь от него на тем больший угол, чем больше они заряжены.

Если дотронуться до шарика электрометра рукой, то электрометр разрядится. Если электрометр был заряжен положительно, то при прикосновении к нему рукой с Земли на электрометр прейдёт определённое количество отрицательно заряженных электронов, которые и скомпенсируют положительный заряд электрометра.

Рассмотрим, как вещества пропускают через себя заряды. В природе есть вещества, у которых часть электронов отрываются от атомов и находятся между атомами. Их называют свободными зарядами. Иногда о них говорят как об электронном газе. Такими веществами являются металлы.

Рис.3.4

–

+

Рассмотрим незаряженный металлический стержень (рис.3.5) и покажем условно наличие в нём свободных электронов, обозначив их следующим образом:.

–

–

–

–

–

Рис.3.5

–

–

–

–

–

Рис.3.6

+

+

+

Если теперь поднести к одному из концов стержня положительно заряженный предмет (обозначим положительные заряды следующим образом:) и прикоснуться к стержню, то будет происходить следующее (рис.3.6).

Между положительными зарядами и электронами, имеющими отрицательный заряд, возникнут силы притяжения, и электроны начнут двигаться в сторону положительных зарядов. Через какое-то очень малое время часть электронов перейдёт на положительно заряженный предмет и компенсирует все положительные заряды на заряженном предмете. Количество электронов в металлическом стержне уменьшится, но на такое же количество в стержне увеличится число положительных зарядов (рис.3.7).

–

–

+

+

+

Рис.3.7

Вещества, которые имеют свободные заряды, не связанные с атомами, обладают способностью пропускать через себя заряды и называются проводниками. К ним относятся металлы, растворы кислот, щелочей, солей и другие.

Вещества, которые не имеют свободных зарядов, не связанных с атомами, не пропускают через себя заряды и называются диэлектриками (изоляторами). К ним относятся фарфор, резина, воздух и другие.

Таблица 3.1

Номер вопроса, задания	Вопросы, задания	Номер правильного ответа
1.	Как взаимодействуют между собой одноимённо заряженные тела?
2.	Что означает то, что тело заряжено положительно?
3.	Как взаимодействуют между собой разноимённо заряженные тела?
4.	Что означает то, что тело заряжено отрицательно?
5.	Какое явление лежит в основе принципа действия электроскопа?
6.	От чего зависит угол отклонения листиков бумаги электроскопа?
7.	Какие вещества являются проводниками электричества?
8.	Какие вещества являются диэлектриками?
9.	Какие заряженные тела взаимодействуют в электроскопе?

- = 21.

Таблица 3.1а

Номер правильного ответа	Правильный ответ
	От величины измеряемого заряда.
	То, что в нём электронов больше, чем протонов.
	Отталкиваются.
	Те, которые не имеют свободных зарядов.
	То, что в нём электронов меньше, чем протонов.
	Те, которые имеют свободные заряды.
	Листики бумаги.
	Явление взаимодействия заряженных тел.
	Притягиваются.

Явление взаимодействия заряженных тел открыл французский физик Шарль Дюфе в 1730 году. Оно заключается в том, что между заряженными телами существуют силы притяжения или отталкивания: тела, имеющие заряд одного знака, отталкиваются; а тела, имеющие заряд разного знака, притягиваются (рис.3.8).

Рис.3.8

+

+

r

F

F

e

+

F

–

r

e

F

F

F

F

Заряженные тела взаимодействуют между собой на расстоянии. Многократные опыты пока­зывают, что такое взаимодействие возмож­но не только тогда, когда между телами есть воздушное пространство, но и в ва­кууме, например, если в сосуде откачан воздух или тела находятся в открытом Кос­мосе. Значит, между заряженными телами, кроме воздуха, находится нечто, способное передавать электрические взаимодействия от одного тела другому.

Выдающиеся английские ученые Фарадей и Максвелл установили, что в прост­ранстве вокруг заряженных тел или частиц существует электрическое поле.

Дата добавления: 2014-10-15