Конспект урока: Объяснение электрических явлений. Закон сохранения электрического заряда. Электроскоп

Рис. 1. Электроскоп

Для определения наличия заряда и его знака существует специальный прибор, который называется электроскоп (рис. 1).
 

Электроскоп представляет собой конструкцию, состоящую из диэлектрического корпуса, в котором расположен металлический стержень. На конце металлического стержня закреплены лёгкие металлические листочки, на конце стержня, выходящего за пределы корпуса, находится металлический шарик.

Когда электроскоп не заряжен, листочки расположены вертикально и параллельны друг другу (рис. 2, а).

Если приблизить к шарику электроскопа положительно заряженную палочку, то свободные электроны в металлическом стержне притянутся к палочке: на шаре образуется отрицательный заряд, на листочках, напротив, наблюдается недостаток электронов: они будут заряжены положительно и листочки начнут отталкиваться друг от друга (рис. 2, б).

Очевидно, что чем сильнее заряжена палочка, тем больший угол образуется между листочками электроскопа.
 

Если, не касаясь электроскопа, убрать палочку, листочки вернутся в исходное положение, так как электроскоп остался не заряжен, электроны вновь равномерно распределятся по объёму вещества.

Приблизим к электроскопу отрицательно заряженную палочку. 

Будет наблюдаться противоположная ситуация: свободные электроны в проводнике под действием электрических сил отталкивания сместятся на металлические листочки, на шарике индуцируется положительный заряд (рис. 2, в). 

Так как листочки будут заряжены отрицательно, они будут отталкиваться друг от друга, отклоняясь от вертикального положения.

Рис. 2. Взаимодействие электроскопа с заряженными телами

Если коснуться электроскопа положительно заряженной палочкой, то часть электронов перейдёт с электроскопа на палочку.

В этом случае после удаления палочки на электроскопе останется заряд: листки будут заряжены положительно и будут отталкиваться друг от друга.

Если к заряженному электроскопу поднести тело, имеющее заряд того же знака, листочки разойдутся на больший угол; если поднести тело, имеющее заряд противоположного знака, листочки сблизятся, угол между ними уменьшится.

Рис. 3. Электрометр

Электроскоп позволяет определить наличие заряда и примерное значение. Прибор под названием электрометр (рис. 3) позволяет более точно определить величину заряда.
 

Внутри корпуса электрометра расположена металлическая стрелка, которая может свободно вращаться. В незаряженном электрометре стрелка находится в вертикальном положении, так как на неё действует только сила тяжести.
 

Если же поднести к электрометру заряженное тело, электроны в стержне перераспределятся и стрелка, отталкиваясь от стрежня, отклонится на некоторый угол.

Рис. 4. Соединение заряженного и незаряженного электрометров проводником

Для определения величины заряда внутри электрометра нанесена специальная шкала.

Рассмотрим эксперимент с использованием электрометра. 

Возьмём два прибора: заряженный и незаряженный электрометры (рис. 4, а). Если соединить электрометры проводником, мы увидим, что угол отклонения на заряженном электроскопе уменьшился, на незаряженном — увеличился. Стрелка обоих электроскопов отклонится на один и тот же угол (рис. 4, б).
 

Из проделанного опыта можно сделать вывод, что заряд на электроскопах стал одинаковым: первоначальный заряд распределился между двумя электроскопами поровну.

Рис. 5. Розетка с заземлением

В рассмотренном примере проводники имели одинаковые размеры. Если соединить проводники разного размера, больший заряд приобретёт тело большего размера.
 

Именно на этом свойстве основано заземление: при соединении заряженного тела с землей последняя забирает на себя избыток заряда в виду своих больших размеров.

Рис. 6. Заземление кузова бензовоза

В целях безопасности заземляются розетки (рис. 5) и электроприборы; к кузовам бензовозов прикрепляют металлические цепи, касающиеся дороги (рис. 6), — это делается для того, чтобы снять избыток заряда, образующийся на кузове в результате трения.