Стікання зарядів з вістря

Мета дослід у. Познайомити учнів з цікавим фізичним явищем, яке використовується і враховується в сучасній техніці (наприклад, електростатичні гребені на друкарських машинах, громовідводи).

Якщо провідник має гострі виступаючі частини, то щільність електричних зарядів на них може стати такою великою, що молекули повітря , що знаходяться зблизька біля вістря почнуть іонізуватися, набуваючи заряд, однойменний із зарядом вістря.

Рис.7.

В результаті цього виникне потік іонів, спрямований від вістря («електричний вітер»). Подібний потік можна спостерігати, з'єднавши провідник, встановлений на ізолюючому штативі, з високовольтним випрямлячем або електрофорною машиною (рис.7). При включенні випрямляча полум'я свічки відхиляється і свічка може згаснути.

Щоб показати, що від вістря рухається потік заряджених часток, перед вістрям поміщають кульовий провідник, насаджений на електрометр. При включенні високовольтного випрямляча (чи при обертанні дисків електрофорної машини) електрометр заряджається за рахунок іонного потоку.

Рис.8.

Відштовхування іонів від вістря показують за допомогою «колеса Франкліна» (рис.8), яке при електризації починає обертатися убік, протилежний до напряму стікання іонів.

В процесі демонстрації цього досліду доцільно згадати з учнями закон збереження імпульсу. Це не зажадає значних витрат часу і в той же час дозволить повторити один з основних законів механіки.

До завдання 4: Екрануюча дія провідників

Мета досліду. Показати учням можливість захисту від дії електростатичного поля. Тим самим пояснити одно з відмінностей цього поля від гравітаційного.

На стержень демонстраційного електроскопу насаджують велику кулю з набору, що додається до електроскопу. Підносячи до електроскопу яке-небудь наелектризоване тіло, помічають електризацію через вплив.

Між електроскопом і наелектризованим тілом ставлять вертикально заземлений досить великий металевий лист. При цьому стрілка електроскопу повертається на нульове ділення, що свідчить про екрануючу дію провідника. Прибравши екран знову помічають електризацію кулі. Пояснивши причину цього, повторюють дослід з незаземленим екраном. Екрануючої дії незаземленого екрану не спостерігається. Цим підкреслюється важливість заземлення екранів. Екрануюча дія провідників широко використовується в сучасній електро- і радіотехніці. В якості ілюстрації демонструють екрани на радіолампах, електронно-променевій трубці і на контурах радіоприймача.

«Електростатичний маятник».

Хід роботи

1. Складіть установку, як по­казано на рис. 9. Металеві диски з'єднують з кондуктора­ми високовольтного перетворю­вача. Увімкнувши живлення перетворювача, спостерігають коливальний рух кулі.

2. Дайте відповіді на запи­тання:

а) Чому куля прийшла в коливальний рух? Поясніть усі стадії цього руху.

б) Який висновок можна зробити з того, що в проміжку між дисками куля прийшла в прискорений рух?

в) Який висновок можна зробити з того, що прискорен­ня кулі збігається за напрямом з переміщенням кулі?

г) Як ви розумієте, що поле існує в просторі і часі?

Рис.9

3. Повторіть дослід п. 1, замінивши високовольтний перетворювач електрофорною машиною.

4. Дайте відповіді на запитання:

а) Який, за вашу думку, варіант досліду з високо­вольтним перетворювачем чи з електрофорною машиною більш методично цінний?

б) Розгляньте всі перетворення енергії, які мають міс­це в досліді з електрофорною машиною.