Что такое электризация тел и как она происходит

Содержание

Электризация тел. Электрический заряд

Что такое электризация тел и как она происходит

Конспект по физике для 8 класса «Электризация тел. Электрический заряд». ВЫ УЗНАЕТЕ: Что такое электризация. Какие тела называют наэлектризованными. Как взаимодействуют одноимённо и разноимённо заряженные тела.

Конспекты по физике    Учебник физики    Тесты по физике

Электризация тел.
Электрический заряд

Значение электричества в жизни современного общества чрезвычайно велико. При помощи электричества осуществляется телефонная связь, радиопередача, работает телевидение и многое другое.

При дальнейшем изучении физики вы также узнаете, что электрические (более правильно — электромагнитные) явления определяют устойчивость атомов, объединяют атомы в молекулы, взаимодействие между которыми и формирует структуру вещества.

Все виды сил трения и упругости, которые вы изучали в разделе механики, в своей основе имеют электрическую природу.

УДИВИТЕЛЬНОЕ СВОЙСТВО ЯНТАРЯ

Ещё в VI в. до н. э. знаменитый философ и математик Фалес Милетский, имевший титул одного из семи мудрецов Греции, впервые исследовал удивительное свойство янтаря.

Янтарь — это окаменевшая смола деревьев, росших на Земле сотни тысяч лет назад. С незапамятных времён люди наделяли янтарь различными чудодейственными свойствами.

Особый интерес вызывало свойство янтаря после натирания шерстью притягивать к себе лёгкие предметы.

Легенда рассказывает, что юная дочь Фалеса не могла, как ни старалась, очистить янтарное веретено от приставших к нему пылинок и ниточек: они вновь и вновь прилипали обратно.

Долгое время считалось, что этим особенным свойством обладает только янтарь. Однако через 2 тысячи лет английский физик У. Гильберт, исследовавший это явление, обнаружил, что аналогичным свойством обладают алмаз, сапфир, стекло и некоторые другие материалы, если потереть их о шёлк. Все эти вещества он назвал электрическими, т. е. подобными янтарю (от греч. electron — янтарь).

ЯВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРИЗАЦИИ

Если тело после натирания приобретает способность притягивать к себе другие тела, говорят, что оно наэлектризовано или заряжено либо что ему сообщили электрический заряд. В данном случае трение не играет определяющей роли.

Электризация наблюдается всегда при контакте двух разнородных тел, например стекла и кожи, эбонита или резины и шерсти и т. д. Если эбонитовую палочку потереть о кусочек шерсти, то не только палочка, но и сукно начнёт притягивать лёгкие предметы.

Это говорит о том, что при трении электрический заряд приобретают оба тела. Данное явление называют электризацией трением.

Главную роль здесь играет плотное соприкосновение поверхностей электризуемых тел, а трение лишь способствует увеличению площади их контакта.

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЗАРЯЖЕННЫХ ТЕЛ

Как взаимодействуют между собой наэлектризованные тела, например стеклянная палочка, потёртая о шёлк, и эбонитовая, потёртая о мех?

Наэлектризуем трением о мех эбонитовую палочку, подвешенную на нити. Приблизим к ней другую такую же наэлектризованную палочку. В результате палочки отталкиваются.

Теперь наэлектризуем стеклянную палочку трением о шёлк. Приблизим её к подвешенной на нити наэлектризованной эбонитовой палочке. В результате палочки притягиваются.

В первом случае мы использовали одинаковые палочки и наэлектризовали их трением об одно и то же тело, поэтому можно предположить, что они имеют заряды одного и того же рода (одноимённые).

Таким образом, тела, имеющие одноимённые заряды, отталкиваются друг от друга. Во втором случае заряд, образовавшийся на стекле, может быть другого рода, чем на эбоните. Таким образом, тела, имеющие заряды разного рода {разноимённые), притягиваются друг к другу.

ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЕ И ОТРИЦАТЕЛЬНЫЕ ЗАРЯДЫ

Несмотря на обилие различных веществ, в природе существует только два рода электрических зарядов, условно называемых положительными и отрицательными.

Положительными (+) называют заряды, подобные возникающим на стекле, потёртом о шёлк, а отрицательными (-) — заряды, подобные тем, которые возникают на эбоните, потёртом о мех.

Если тела имеют заряды одинакового знака, то они отталкиваются. Если тела имеют заряды противоположных знаков, то они притягиваются.

С примерами электризации мы сталкиваемся в жизни. Если только что просохшие после мытья волосы расчесать пластмассовой расчёской, можно услышать лёгкое потрескивание. Если после этого поднести к волосам листок бумаги, волосы начнут к нему притягиваться. А если проделать этот опыт в темноте перед зеркалом, то можно увидеть, как между волосами и расчёской проскакивают небольшие искорки.

Одежда из синтетической ткани из-за электризации при движении человека иногда прилипает к телу. Для того, чтобы этого избежать, одежду обрабатывают специальным средством, уменьшающим электризацию одежды при её ношении, — антистатиком.

До приближения наэлектризованной палочки подвешенные палочки находились в равновесии. На них действовали сила тяжести и сила натяжения нити, уравновешивающие друг друга. При взаимодействии с наэлектризованной палочкой их положение изменилось, значит, на них стали действовать ещё какие-то другие силы.

В данном опыте мы столкнулись с силами, называемыми электрическими.

Уильям Гильберт (1544—1603) — английский физик, считается основоположником науки об электричестве.
Фалес Милетский (ок. 590—ок. 547 до н. э.) Древнегреческий философ и математик.

Вы смотрели Конспект по физике для 8 класса «Электризация тел. Электрический заряд».

Вернуться к Списку конспектов по физике (Оглавление).

Источник: http://xn--8-8sb3ae5aa.xn--p1ai/jelektrizacija-tel-jelektricheskij-zarjad/

Что такое электризация тел и как она происходит. Электризация тел. Два рода зарядов. Закон сохранения электрического заряда

Что такое электризация тел и как она происходит

Электризацией называется процесс разделения электрических зарядов и накопление их в определенных местах предметов и тел. Явление происходит в результате трения, соприкосновения тел или в результате электростатической индукции. Простыми словами, когда рядом расположен какой-то предмет, обладающий электрическим полем.

Напомним: в физике выделяют два рода зарядов – положительные и отрицательные, или протоны и электроны. Между ними возникает электрическое поле. Одноименные заряды притягиваются, а разноименные отталкиваются.

Явление наблюдается на источниках питания и не только. На диэлектриках накапливаются заряды, все видели это в опытах, иллюстрирующих явление с эбонитовыми и стеклянными палочками, которые демонстрировали на уроках физики в школе.

Изначально все атомы, из них состоит всё что нас окружает, электрически нейтральны. В результате явления электризации на поверхности предметов появляются положительные или отрицательные заряды. Напомним школьный опыт: если потереть эбонитовую палочку шерстяной тканью, после прекращения трения палочка останется заряженной. Тогда говорят, что тело электризовано.

Таким образом, во время трения электроны переходили с одного предмета на другой. В результате, после прекращения трения избыточные электроны остались «не на своих» телах и получился избыточный заряд, и оно перестало быть нейтральным. В результате трения палочки о шерсть или мех на её поверхности образовался отрицательный заряд.

Условия возникновения явления и способы передачи зарядов

Мы рассказали, как объясняется это явление в природе, а теперь давайте рассмотрим, как можно наэлектризовать тела. Сразу отметим, что выполнение всех условий необязательно – электризация может происходить по тем или иным причинам, разделим их на две основных группы:

Первая — это механическое взаимодействие. При трении расстояние между предметами сопоставимо расстоянию между молекулами в нём. Так как электроны в одном из тел слабее связаны с ядром – они переходят «вырываются» на другое тело. Другими способами электризации являются удар и соприкосновение.

Вторая группа — электризация влиянием, то есть явление наблюдается при воздействии на тело внешних сил, среди которых:

  • Электрическое поле. В результате воздействия поля на проводник на его поверхности появляются заряды, причем чем меньше радиус изгиба поверхности – тем больше зарядов здесь скопится. Так на острие будет больше всего зарядов, от вопрос мы рассматривали в статье https://samelectrik.ru/kak-raspredelyayutsya-zaryady-v-provodnike-pri-protekanii-toka.html и здесь https://samelectrik.ru/chto-takoe-provodniki-poluprovodniki-i-dielektriki.html
  • Воздействие светом. Открыто профессором А.Г. Столетовым в 1888 году, заключается в том, что при воздействии светом на цинк, алюминий, цезий, натрий, свинец, калий и другие металлы они теряют электроны и становятся заряженными положительно.
  • Теплом. При нагревании металла электронам сообщается энергия достаточная для того чтобы покинуть пределы металла, в результате он приобретает положительный заряд.
  • Химическая реакция. При наличии двух электродов из разных металлов происходят окислительно-восстановительные реакции, в результате один из них становится заряженным положительно, а второй – отрицательно. это рассматривали в статье про анод и катод.
  • Под давлением. В пьезоэлектриках (кварц, сегнетовая соль, фосфат аммония), при механическом воздействии (сжатии или растяжении), на гранях образуются положительные и отрицательные заряды.

Это и есть основные виды электризации.

Какие законы физики связаны с электризацией

Явление электризации связано с такими физическими законами как:

  • Закон Кулона. Описывает силу, с которой взаимодействуют заряды. Таким образом можно определить, как сильно наэлектризованные тела притягиваются друг к другу.
  • Закон сохранения заряда. В нём сказано, что алгебраическая сумма зарядов в замкнутой системе неизменна. Это говорит о том, что избыточные заряды на электризованных предметах не появляются из ниоткуда, а переходят с тела на тело.

Мы уже рассматривали эти законы, вы можете ознакомиться соответствующих статьях, на которые мы сослались.

Как открыли статическое электричество

Примерно восемь тысяч лет назад наши предки приручили диких коз и овец. Они заметили, что изделия из шерсти обладают необычной способностью накапливать заряд. Впервые понятие о статическом электричестве пытался сформулировать древнегреческий математик Фалес.

Для своих опытов он использовал янтарь. Камень притягивает мелкие легкие частицы, если натереть его шерстяной тканью. Тогда из этого явления не смогли извлечь пользу. Электрон по-гречески янтарь.

В честь него гораздо позже назвали элементарную частицу с отрицательным зарядом.

Источник: https://stopzaraza.com/polza-i-vred/elektrizaciya-tel-opredelenie-usloviya-vozniknoveniya-primenenie.html

Электризация тел. Два вида электрических зарядов. Взаимодействие электрических зарядов. Закон сохранения электрического заряда – FIZI4KA

Что такое электризация тел и как она происходит

ОГЭ 2018 по физике ›

1. Если стеклянную палочку потереть о шёлк или бумагу, то она приобретёт способность притягивать лёгкие тела, например бумажки, волосы и пр.

Тот же эффект можно наблюдать, если поднести к лёгким предметам эбонитовую палочку, потертую о мех.

Тела, которые в результате трения приобретают способность притягивать другие тела, называют наэлектризованными или заряженными, а явление приобретения телами электрического заряда называют электризацией.

Подвесив на двух нитях лёгкие шарики из фольги и коснувшись каждого из них стеклянной палочкой, потёртой о шёлк, можно увидеть, что шарики оттолкнутся друг от друга. Если потом коснуться одного шарика стеклянной палочкой, потёртой о шёлк, а другого эбонитовой палочкой, потёртой о мех, то шарики притянутся друг к другу.

Это означает, что стеклянная и эбонитовая палочки при трении приобретают заряды разных знаков, т.е. в природе существуют два рода электрических зарядов, имеющих противоположные знаки: положительный и отрицательный.

Условились считать, что стеклянная палочка, потёртая о шёлк, приобретает положительный заряд, а эбонитовая палочка, потёртая о мех, приобретает отрицательный заряд.

Из описанного опыта также следует, что заряженные тела взаимодействуют друге другом. Такое взаимодействие называют электрическим. При этом одноимённые заряды, т.е. заряды одного знака, отталкиваются друг от друга, а разноимённые заряды притягиваются друг к другу.

На явлении отталкивания одноимённо заряженных тел основано устройство электроскопа — прибора, позволяющего определить, заряжено ли данное тело (рис. 77), и электрометра, прибора, позволяющего оценить значение электрического заряда (рис. 78).

Если заряженным телом коснуться стержня электроскопа, то листочки электроскопа разойдутся, поскольку они приобретут заряд одного знака. То же произойдёт со стрелкой электрометра, если коснуться заряженным телом его стержня. При этом, чем больше заряд, тем на больший угол отклонится стрелка от стержня.

2. Из простых опытов следует, что сила взаимодействия между заряженными телами может быть больше или меньше в зависимости от величины приобретённого заряда.

Таким образом, можно сказать, что электрический заряд, с одной стороны, характеризует способность тела к электрическому взаимодействию, а с другой стороны, является величиной, определяющей интенсивность этого взаимодействия.

Заряд обозначают буквой ​\( q \)​, за единицу заряда принят кулон: ​\( [q] \)​ = 1 Кл.

Если коснуться заряженной палочкой одного электрометра, а затем этот электрометр соединить металлическим стержнем с другим электрометром, то заряд, находящийся на первом электрометре, поделится между двумя электрометрами.

Можно затем соединить электрометр с ещё несколькими электрометрами, и заряд будет делиться между ними. Таким образом, электрический заряд обладает свойством делимости. Пределом делимости заряда, т.е. наименьшим зарядом, существующим в природе, является заряд электрона.

Заряд электрона отрицателен и равен 1,6·10-19 Кл. Любой другой заряд кратен заряду электрона.

3. Электрон — частица, входящая в состав атома. В истории физики существовало несколько моделей строения атома. Одна из них, позволяющая объяснить ряд экспериментальных фактов, в том числе явление электризации, была предложена Э. Резерфордом.

На основании проделанных опытов он сделал вывод о том, что в центре атома находится положительно заряженное ядро, вокруг которого по орбитам движутся отрицательно заряженные электроны. У нейтрального атома положительный заряд ядра равен суммарному отрицательному заряду электронов.

Ядро атома состоит из положительно заряженных протонов и нейтральных частиц нейтронов. Заряд протона по модулю равен заряду электрона.

Если из нейтрального атома удалены один или несколько электронов, то он становится положительно заряженным ионом; если к атому присоединяются электроны, то он становится отрицательно заряженным ионом.

Знания о строении атома позволяют объяснить явление электризации трением. Электроны, слабо связанные с ядром, могут отделиться от одного атома и присоединиться к другому. Это объясняет, почему на одном теле может образоваться недостаток электронов, а на другом — их избыток. В этом случае первое тело становится заряженным положительно, а второе — отрицательно.

4. Если потереть незаряженные стеклянную и эбонитовую пластинки друг о друга и затем внести их по очереди в полый шар, надетый на стержень электрометра, то электрометр зафиксирует наличие заряда и у стеклянной, и у эбонитовой пластинки.

При этом можно показать, что пластинки будут иметь заряд противоположных знаков. Если в шар внести обе пластины стрелка электрометра останется на нуле.

Подобное можно обнаружить, если потереть эбонитовую палочку о мех: мех, так же как и палочка, будет заряжен, но зарядом противоположного знака.

В результате трения электроны перешли со стеклянной пластины на эбонитовую, и стеклянная пластина оказалась заряженной положительно (недостаток электронов), а эбонитовая отрицательно (избыток электронов). Таким образом, при электризации происходит перераспределение заряда, электризуются оба тела, приобретая равные по модулю заряды противоположных знаков.

При этом алгебраическая сумма электрических зарядов до и после электризации остаётся постоянной: ​\( q_1+q_2+…+q_n=const \)​.

В описанном опыте ​\( q_n \)​ алгебраическая сумма зарядов пластин до и после электризации равна нулю.

Записанное равенство выражает фундаментальный закон природы — закон сохранения электрического заряда. Как и любой физический закон, он имеет определённые границы применимости: он справедлив для замкнутой системы тел, т.е. для совокупности тел, изолированных от других объектов.

  • Примеры заданий
  • Ответы

Часть 1

1. Если массивную гирю поставить на пластину из изолятора и соединить с электрометром, а затем несколько раз ударить по ней куском меха, то гиря приобретёт отрицательный заряд и стрелка электрометра отклонится. При этом кусок меха приобретёт заряд

1) равный нулю 2) положительный, равный по модулю заряду гири 3) отрицательный, равный заряду гири

4) положительный, больший по модулю заряда гири

2. Два точечных заряда будут притягиваться друг к другу, если заряды

1) одинаковы по знаку и любые по модулю 2) одинаковы по знаку и обязательно одинаковы по модулю 3) различны по знаку, но обязательно одинаковы по модулю

4) различны по знаку и любые по модулю

3. На рисунках изображены три пары одинаковых лёгких заряженных шариков, подвешенных на шёлковых нитях. Заряд одного из шариков указан на рисунках. В каком(-их) случае(-ях) заряд второго шарика может быть отрицателен?

1) только А 2) А и Б 3) только В

4) А и В

4. Ученик во время опыта по изучению взаимодействия металлического шарика, подвешенного на шёлковой нити, с положительно заряженным пластмассовым шариком, расположенным на изолирующей стойке, зарисовал в тетради наблюдаемое явление: нить с шариком отклонилась от вертикали на угол ​\( \alpha \)​. На основании рисунка можно утверждать,что металлический шарик

1) имеет положительный заряд 2) имеет отрицательный заряд 3) не заряжен

4) либо не заряжен, либо имеет отрицательный заряд

5. Отрицательно заряженное тело отталкивает подвешенный на нити лёгкий шарик из алюминиевой фольги. Заряд шарика:

A. положителен Б. отрицателен

B. равен нулю

Верными являются утверждения:

1) только Б 2) Б и В 3) А и В

4) только В

6. Металлический шарик 1, укреплённый на длинной изолирующей ручке и имеющий заряд ​\( +q \)​, приводят поочерёдно в соприкосновение с двумя такими же изолированными незаряженными шариками 2 и 3, расположенными на изолирующих подставках.

Какой заряд в результате приобретёт шарик 2?

1) 0
2) ​\( \frac{q}{4} \)​
3) \( \frac{q}{3} \)
4) \( \frac{q}{2} \)

7. От капли, имеющей электрический заряд ​\( -2e \)​, отделилась капля с зарядом ​\( +e \)​. Каков электрический заряд оставшейся части капли?

1) \( -e \)
2) \( -3e \)
3) \( +e \)
4) \( +3e \)

8. Металлическая пластина, имевшая отрицательный заряд \( -10e \), при освещении потеряла четыре электрона. Каким стал заряд пластины?

1) \( +6e \)
2) \( +14e \)
3) \( -6e \)
4) \( -14e \)

9. К водяной капле, имевшей электрический заряд \( +5e \) присоединилась кайля с зарядом \( -6e \). Каким станет заряд объединенной капли?

1) \( +e \)
2) \( -e \)
3) \( +11e \)
4) \( -11e \)

10. На рисунке изображены точечные заряженные тела. Тела А и Б имеют одинаковый отрицательный заряд, а тело В равный им по модулю положительный заряд. Каковы модуль и направление равнодействующей силы, действующей на заряд Б со стороны зарядов А и В?

1) ​\( F=F_А+А_В \)​; направление 2
2) \( F=F_А-А_В \); направление 2
3) \( F=F_А+А_В \); направление 1
4) \( F=F_А-А_В \); направление 1

11. Из перечня приведённых ниже высказываний выберите два правильных и запишите их номера в таблицу.

1) Сила взаимодействия между электрическими зарядами тем больше, чем больше расстояние между ними. 2) При электризации трением двух тел их суммарный заряд равен нулю.

3) Сила взаимодействия между электрическими зарядами тем больше, чем больше заряды. 4) При соединении двух заряженных тел их общий заряд будет меньше, чем алгебраическая сумма их зарядов до соединения.

5) При трении эбонитовой палочки о мех заряд приобретает только эбонитовая палочка.

12. В процессе трения о шёлк стеклянная линейка приобрела положительный заряд.

Как при этом изменилось количество заряженных частиц на линейке и шёлке при условии, что обмен атомами при трении не происходил? Установите соответствие между физическими величинами и их возможными изменениями при этом. Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами. Цифры в ответе могут повторяться.

ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА A) количество протонов на шёлке Б) количество протонов на стеклянной линейке

B) количество электронов на шёлке

ХАРАКТЕР ИЗМЕНЕНИЯ 1) увеличилась 2) уменьшилась

3) не изменилась

Ответы

Источник: https://fizi4ka.ru/ogje-2018-po-fizike/jelektrizacija-tel-dva-vida-jelektricheskih-zarjadov-vzaimodejstvie-jelektricheskih-zarjadov-zakon-sohranenija-jelektricheskogo-zarjada.html

Что такое электризация тел? Определение, простые физические опыты для детей

Что такое электризация тел и как она происходит

Разряд тока между людьми, одетыми в шерстяную одежду, удивляет и веселит. Чтобы понять, почему так происходит следует ознакомиться, что такое электризация тел? Ответы на возникающие вопросы можно найти в разделе физики “Электродинамика”. В нём описывается принцип накопления зарядов твердыми телами и действующие законы движения частиц.

Основные моменты

Чтобы определиться, что такое электризация тел, рассмотрим определения и закономерности движения заряженных частиц. Существует два противоположных вида: электроны (отрицательные) и протоны (положительные) заряды. При огромном их скоплении формируется электромагнитное поле. И чем ближе тела со статикой расположены друг к другу, тем более сильное воздействие оказывается.

После соприкосновения тел происходит обмен зарядами, выравниваются потенциалы (притяжение или отталкивание пропадает). Частицы одного знака стремятся отдалиться, разного наоборот притягиваются. Этим можно объяснить, что такое электризация тел: взаимное влияние электромагнитных полей, созданных электронами и протонами.

Попытаемся объяснить простым языком, что такое электризация тел: чтобы образовалось электромагнитное поле, нужно сначала осуществить действие, помогающее накопить заряд:

  • трение;
  • влияние магнитом;
  • удар по предмету;
  • химическая реакция;
  • приложить к предмету через проводники источник питания (хотя бы батарейку).

Существует множество простых опытов, доказывающих на практике закономерности электродинамики.

Некоторые доказательства закономерностей

В качестве примеров можно провести простые опыты для детей:

  • Берём обычную расчёску плоскую, лучше пластмассовую, но подойдёт и железная. Используем волосы или другие натуральные вещи: шубу, парик, шерстяной платок или свитер. Нужно несколько раз интенсивно натереть зубчики. Перед этим мелко измельчают бумагу и потом подносят к ней наэлектризовавшийся предмет. Кусочки моментально прилипают к расческе.
  • Опыты для детей можно провести камнем янтаря, натертым аналогичным образом. После он может притягивать сухие травинки и другие предметы. Если его поднести к тонкой струе воды, то увидим как она отклоняется в сторону камня.

Шерстяная и шелковая ткани

О шелковый платок натирают стеклянную палочку. После к ней может прилипать практически любой мелкий предмет. Хорошо это заметно, когда наконечник подносим к волосам или тонким лентам бумаги.

Предметы из эбонита хорошо электризуются при трении о шерстяную ткань. А стеклянные палочки натирают шёлком. Однако у этих предметов получается различный заряд. Доказательством этому служит опыт, приведенный ниже.

Натертый шерстью эбонит будет отталкивать от себя шёлк. Чтобы увидеть это, подвесим оба предмета на одну нить и будем постепенно их сближать так, чтобы они свободно свисали. В итоге увидим как ткань начнёт отклоняться в сторону.

Аналогичное явление произойдёт и при опыте со стеклянной палочкой и шерстью. Электризация тел при трении фактически происходит благодаря преобразованию одной энергии в другую.

В повседневной жизни

Вокруг нас постоянно происходит электризация тел. При трении некоторых предметов она становится настолько высокой, что к ним притягиваются даже габаритные тяжелые детали. В домашних условиях наблюдать процесс электризации можно следующим образом:

  • Одеваем домашние тапочки матерчатые, только не с резиновой подошвой. Натираем длительно ногами по ковру или деревянному полу. И если коснуться кончиком пальцев с напарником, то получите разряд. В темноте будет видно как он сверкает.
  • Часто незаземленные холодильники и стиральные машины тоже бились статическим электричеством. Это происходило по причине трения вращающихся частей.
  • Электризуются ладони после трения их о ту же шерсть или шелк. Одежда на человеке притягивает разного рода пушинки, ворсинки по причине электризации. Девочки убирают её спреями-антистатиками, чтобы юбка не липла к ногам во время ходьбы.

Телевизоры по этой же причине притягивают пыль к экранам и корпусу. А воздушный шарик, натертый о волосы головы, можно надолго подвесить к потолку. Происходит притяжение заряженной поверхности к обоям или другому покрытию.

Обозначения в электродинамике

Для классификации и количественного обозначения явления заряженных частиц используется буква q. Положительные протоны указывают так – +q. Отрицательные электроны получили символ -q.

Для расчётов используют общее количество зарядов. Их складывают или отнимают для получения истинного уровня электризации предмета. В спокойном состоянии любой уровень частиц постоянен и имеет вид закона сохранения электрического заряда: q1+q2+…+qN= const.

А для подсчета энергии используется понятие “квант”. Простым языком – это минимальное количество частиц разноименно заряженных, которые могут в единицу времени передаваться другому предмету.

Этот уровень можно измерить специальным прибором — электрометром. Его работа основана на накоплении заряда металлической стрелкой, закрепленной на неподвижной оси.

По мере увеличения уровня частиц указатель отклоняется, стрелка движется по циферблату.

Особенности расчётов:

  • На заряды действуют силы притяжения. Но их стараются не учитывать при простейших расчетах. Ведь размеры частиц очень малы по сравнению с преодолеваемыми расстояниями.
  • Для определения направления движения любой выбранной частицы нужно учесть все силы, действующие от окружающих элементов. Все расчеты проводятся графически: составляется векторная диаграмма.

Как определить энергию?

Электроскоп является прибором, при помощи которого фиксируется электризация тел. Электрический заряд накапливается металлическим стержнем в виде лепестков, установленным на диэлектрическом основании — пластиковой втулке. Вся конструкция помещена в стальной корпус так, что подвижная часть расположена спереди и закрыта прозрачным стеклом.

Чтобы определить уровень заряда, нужно поднести наэлектризованный предмет к верхней металлической части прибора. Чем больше частиц переходит, тем сильнее расходятся лепестки. Недостатком конструкции является невозможность фиксировать положительные или отрицательные значения, все величины отображаются без знака.

Инструменты для эксперимента

Для подтверждения сил электродинамики проводят простые физические опыты при помощи подручных средств. Одними из таких послужат:

  • Два металлических диска.
  • Лоскут шерстяной ткани под размер.
  • Электроскоп. Либо собственное изобретение: примером может служить металлический стержень, соединенный проводником с одним из дисков. Последний устанавливается плоскостью горизонтально. Стержень же расположен вертикально, у основания на небольшом расстоянии можно наложить мелко изрезанные кусочки бумаги.

Один из дисков нужно взять в руку. Обязательно использовать диэлектрические перчатки. На втором уложена ткань.

Порядок действий

Суть эксперимента:

  • Верхний диск плотно прикладывают через ткань к нижнему.
  • Его проворачивают несколько раз и резко убирают вверх.
  • Если все сделано правильно, заряд равномерно перераспределится между диском и стержнем.
  • Кусочки бумаги налипнут на стержень.

Для того чтобы бумага упала, можно снять заряд просто прикоснувшись к металлической части диска рукой без перчатки.

Мы рассмотрели часто встречающиеся и наиболее простые способы электризации тел.

Источник: https://FB.ru/article/340660/chto-takoe-elektrizatsiya-tel-opredelenie-prostyie-fizicheskie-opyityi-dlya-detey

Взаимодействие наэлектризованных тел: как это объяснить на примере разных опытов?

Что такое электризация тел и как она происходит

Ещё древние греки заметили, что если потереть о кусок шерстяной ткани древнюю окаменевшую древесную смолу (янтарь), то он будет притягивать к себе многие предметы: пушинки, соломинки, волоски меха и пр. В 17 веке этот процесс начали изучать более детально, а современные дети до сих пор любят эксперименты с наэлектризованными телами.

статьи

  • История изучения явлений электризации
  • Разные виды зарядов («+» и «-»)
  • Электроскоп
  • Где используется явление электризации?

История изучения явлений электризации

В начале 17 века подобные явления взаимодействия тел назвали электрическими, поскольку на древнегреческом янтарь звучал как «электрон».

Появилось понимание того, что после натирания тела, которые начинают притягивать другие предметы, приобретают электрический заряд или наэлектризовываются.

При натирании эбонитовой палочки о сукно притягивать клочки бумаги будет не только эбонит, но и ткань. Стало понятно, что взаимно электризуются оба предмета в паре.

Демонстрировать взаимодействие наэлектризованных тел могут самые разнообразные пары предметов: шёлковая ткань и стеклянная палочка, бумагу и пластинка из оргстекла, мех или сукно и эбонитовая палочка (каучук вулканизованный с серой).

Затем было установлено, что электрический заряд может перетекать с одного предмета на другой. Стоит им лишь коснуться друг друга, как часть заряда окажется на незаряженном до этого предмете, который также начнёт притягивать к себе ворсинки или кусочки бумаги.

Если потереть стеклянной палочкой об бумажный лист, и тут же поднести её к мелким бумажным кусочкам, то последние начнут притягиваться к стеклу. Также будет вести себя и тонкая струйка воды.

Разные виды зарядов («+» и «-»)

Свойством притягивать к себе предметы обладают совершенно все наэлектризованные тела.

Причём по их притяжению нельзя определить, какой заряд приобрёл, например, эбонит, потёртый о мех, а какой стеклянная палочка, потёртая о шёлк, ведь оба наэлектризованных предмета в результате одинаково притягивают к себе кусочки бумаги. Значит ли это, что на предметах из разных материалов скапливаются одинаковые заряды?

Чтобы провести лабораторное наблюдение взаимодействия наэлектризованных тел, нужно взять пару эбонитовых палочек и наэлектризовать их об мех. Затем подвесить одну палочку за центр тяжести и приблизить к ней вторую палочку. Можно заметить, что теперь палочки будут отталкиваться.

Ровно такой же результат получится, если вместо эбонита взять стеклянные палочки, а вместо меха шёлк. А вот если к наэлектризованной палочке из эбонита поднести наэлектризованную палочку из стекла, то они начнут притягиваться друг к другу. То есть, очевидно, что наэлектризованные предметы будут взаимно притягиваться или отталкиваться.

Как объяснить взаимодействие наэлектризованных тел в данном случае?

Очевидно, что при электризации у эбонитовой палочки возникает другой заряд, нежели у стеклянной, что и подтверждают эксперименты.

В своё время условились называть электрический заряд натёртой шёлком стеклянной палочки положительным, а заряд потёртой об мех эбонитовой палочки отрицательным.

Часть тел электризуются положительно, подобно стеклянной палочке, а другая часть тел электризуется отрицательно, как эбонит.

Положительный заряд обозначили знаком «+», а отрицательный – знаком «».

Если к наэлектризованной эбонитовой палочке подносить различные наэлектризованные предметы (пластмассу, резину и т.д.), то одни будут отталкивать эбонит, а другие притягивать.

Если эбонит и другой предмет отталкиваются, то последний имеет такой же отрицательный заряд, а если наблюдается притяжение предмета и эбонита, то у предмета присутствует положительный заряд.

То есть, очевидно следующее:

  • если тела имеют одинаковый заряд, то они отталкиваются;
  • если у тел различные заряды, то они притягиваются.

о взаимодействии наэлектризованных тел:

Электроскоп

Тела могут электризоваться не только путём трения. Получить заряд предмет может, если им коснуться другого заряженного предмета. Из металлической фольги можно сделать гильзу и подвесить её на шёлковой нити.

Если к гильзе поднести наэлектризованный эбонит, то гильза вначале притянется к нему, но сразу же и оттолкнётся от палочки. То есть, при прикосновении к эбониту, гильза получила от него порцию отрицательного заряда.

Это можно дополнительно проверить, если теперь поднести к заряженной отрицательно гильзе потёртую о шёлк стеклянную палочку – гильза сразу же притянется к стеклу с противоположным зарядом.

Подобные опыты наглядно демонстрируют, что предмет наэлектризован, то есть имеет избыточный электрический заряд. На этом явлении построена работа простейшего прибора – электроскопа, позволяющего наблюдать наличие заряда. С помощью электроскопа можно не только определить наличие электрического заряда, но и примерно определить его величину.

На рисунке внизу изображён простейший школьный электроскоп (прибор для обнаружения и измерения электрического заряда), в котором на пластмассовой оси закреплён металлический стержень с лепестками, и всё это находится в металлическом корпусе, который с двух сторон имеет остекление.

Если поднести к незаряженному электроскопу заряженную эбонитовую палочку, то лепестки прибора разойдутся. Если к нему поднести ещё одно тело с зарядом того же знака, то лепестки электроскопа разойдутся ещё сильнее.

Но если поднести к нему предмет, имеющий противоположный заряд, то угол между листочками станет меньше.

Таким образом, с помощью электроскопа можно понять, какой тип заряда несёт то или иное тело. По степени отклонения лепестков электроскопа можно оценить, стал ли его заряд больше или меньше, ведь чем больше заряд, переданный прибору, тем сильнее расходятся его лепестки. То есть электроскоп сильнее наэлектризован.

Где используется явление электризации?

Принцип взаимной электризации тел во время прикосновения используется в работе:

копировальных машин – ксероксов;электрических фильтров, вылавливающих пыль и дым из воздуха;

при окраске предметов распылением мелкие частицы краски также электризуются, в результате чего прочнее и ровнее прикрепляются к окрашиваемой поверхности.

А Вы проводили опыты с наэлектризованными телами? Поделитесь своим мнением о взаимодействии наэлектризованных тел .

Источник: http://dr-znai.com/vzaimodejstvie-naelektrizovannyx-tel.html

Что такое электризация тел и как она происходит

Что такое электризация тел и как она происходит

Вы здесь: Вы замечали, что когда снимаете свитер или футболку летят искры и слышны потрескивания? А когда вы выходите из машины и вас бьёт током? Это статическое электричество или электризация тел.

Она возникает в результате накопления электрических зарядов разных знаков на объектах с последующей их компенсацией.

В этой статье мы кратко рассмотрим данное явление, причины его возникновения, а также способы применения как в быту, так и в промышленности.

Определение

Электризацией называется процесс разделения электрических зарядов и накопление их в определенных местах предметов и тел. Явление происходит в результате трения, соприкосновения тел или в результате электростатической индукции. Простыми словами, когда рядом расположен какой-то предмет, обладающий электрическим полем.

Напомним: в физике выделяют два рода зарядов – положительные и отрицательные, или протоны и электроны. Между ними возникает электрическое поле. Одноименные заряды притягиваются, а разноименные отталкиваются.

Явление наблюдается на источниках питания и не только. На диэлектриках накапливаются заряды, все видели это в опытах, иллюстрирующих явление с эбонитовыми и стеклянными палочками, которые демонстрировали на уроках физики в школе.

Изначально все атомы, из них состоит всё что нас окружает, электрически нейтральны. В результате явления электризации на поверхности предметов появляются положительные или отрицательные заряды. Напомним школьный опыт: если потереть эбонитовую палочку шерстяной тканью, после прекращения трения палочка останется заряженной. Тогда говорят, что тело электризовано.

Таким образом, во время трения электроны переходили с одного предмета на другой. В результате, после прекращения трения избыточные электроны остались «не на своих» телах и получился избыточный заряд, и оно перестало быть нейтральным. В результате трения палочки о шерсть или мех на её поверхности образовался отрицательный заряд.

Применение на практике

Явление электризации имеет как положительные и отрицательные проявления. Примеры положительного применения:

  1. Использование электростатических фильтров пыли для очистки воздуха в системах вентиляции на производстве и в быту. Особенно актуально, если в процессе производства возникает много пыли.
  2. Окраска автомобилей и других металлических изделий. С помощью электростатических распылителей удаётся зарядить краску отрицательно, кузов автомобиля заземляется. В результате частицы краски притягиваются к кузовным деталям авто. Качество покраски улучшается, а расход краски уменьшается.
  3. Электростатическое копчение мяса и рыбы, позволяет значительно ускорить процесс копчения.
  4. Создание искусственного меха или декоративных ворсистых покрытий. Мелкий ворс пропускают через сетку, из-за взаимодействия с электрическим полем ворс падает ровным слоем перпендикулярно покрываемой поверхности, предварительно обработанной клеевым составом.

Также есть ряд применений для очистки, сортировки, фильтрации, а также в медицине для ускорения лечения.

Отрицательное влияние электризации может привести к фатальным последствиям:

  1. Возникновение искр при соприкосновении заряженных предметов. К таким случаям можно отнести искры в быту, которые проскакивают, когда вы снимаете свитер, когда вас бьёт током при выходе из машины. Например, самолёт в полёте электризуется и при подведении к нему трапа могут проскочить искры, а из-за этого возможно воспламенение, поэтому сначала снимают заряд с самолёта. Также известны случаи воспламенения нефтяных танкеров из-за электризации.
  2. Явление приводит к появлению больших электрических зарядов, они могут привести к выходу из строя электронных компонентов в технике, как при производстве техники, так и в процессе эксплуатации или ремонта. Это происходит в результате разрядки инструмента на печатную плату. Поэтому мастера по ремонту электроники должны работать в заземленных электрических браслетах и заземленными паяльниками и прочим. В современной элементной базе есть ряд технических решений по минимизации влияния электризации на их работу. Например, установка диодов Зенера параллельно цепи ЗАТВОР-ИСТОК полевых транзисторов.

Интересно! Известен случай, когда при покрытии лаком печатных плат после монтажа электронных компонентов, наблюдалась большая отбраковка, при том, что все изделия проходили проверку до покрытия лаком. Возник вопрос: как избавиться от проблемы электризации? Проблема решилась заземлением краскопульта.

Для закрепления материала рекомендуем также просмотреть полезные видео по теме:

Мы кратко объяснили явление электризации тел и рассказали, при каких условиях происходят процессы появления зарядов на предметах. Электризация важна в производстве и она нашла массу полезных применений. К сожалению, если не предусмотреть способы решения отрицательных проявлений, предотвратить ненужные искры в местах с вероятностью взрывов – оно приведет к серьезным проблемам.

Материалы по теме:

  • Что такое анод и катод – простое объяснение
  • Как найти мощность тока – формулы с примерами расчетов
  • Чем отличается переменный ток от постоянного – объяснение простыми словами

  • Источник: https://samelectrik.ru/chto-takoe-elektrizaciya-tel.html

    Поделиться:
    Нет комментариев

      Добавить комментарий

      Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.