Дякуємо за підписку!
Ми надішлемо вам оновлення сайту листом
Дослідження електризації тіл
Обладнання та матеріали:
Компоненти Амперії:
мультиметр
сенсор заряду
Додаткове обладнання:
● пластмасовий гребінець● скляна паличка● ебонітова паличка● папір● шматок шовку● шматок вовняної тканини● сталева лінійка
Досліджуємо:
● Усі фізичні тіла, у тому числі й тіла, що оточують нас у повсякденному житті, складаються з великої кількості атомів. Атоми є електрично нейтральними, але у їх складі є заряджені частинки – електрони (негативно заряджені частинки) та протони (позитивно заряджені частинки).● Під час взаємодії двох тіл може відбутись процес електризації. У результаті цього процесу тіла стають наелектризованими – набувають електричного заряду. ● Під час процесу електризації одне із тіл, що взаємодіють, віддає певну кількість електронів, а інше – набуває їх. У результаті, перше тіло з електронейтрального стає позитивно зарядженим, а друге – набуває негативного заряду. Тому вони будуть притягуватися одне до одного. ● Цей заряд можна виявити за допомогою спеціального сенсора заряду, або через вплив заряджених тіл на інші заряджені чи не заряджені тіла.● Дія зарядженого тіла на незаряджене пов’язана із явищем поляризації – перерозподілом розташування зарядів у незарядженому тілі. Під дією електричного поля, хоча повний заряд тіла залишається нульовим, він перерозподіляється та окремі частини цього тіла стають заряженими. ● Для того, щоб наелектризоване тіло розрядити, тобто знову зробити його незарядженим, його можна, наприклад, через провідник з’єднати із землею – заземлити. У цьому випадку, якщо тіло було заряджено негативно, надлишкові електрони “перейдуть” у землю, а якщо тіло було заряджено позитивно, воно із землі отримає певну кількість додаткових електронів, що компенсують його позитивний заряд.
Хід досліду:
1. Беремо необхідне для проведення досліду обладнання.2. Приєднуємо сенсор до мультиметра та вмикаємо останній. Звертаємо увагу, що сенсор не фіксує помітної різниці потенціалів (на екрані мультиметра ми можемо бачити виміряну величину у межах -0,002 ÷ 0,002 В). 3. Для цього експерименту сенсор і мультиметр мають лежати на незарядженій поверхні столу, інакше сенсор одразу фіксуватиме певну різницю потенціалів, що ускладнить проведення та інтерпретацію експерименту.4. Розглянемо сенсор заряду. У нього є два металеві контакти, між якими вимірюється різниця потенціалів. Будемо використовувати один із контактів, а саме той, що розташований поряд із резистором та конденсатором – до нього ми будемо притуляти досліджуваний об’єкт. Другий контакт варто заземлити, наприклад, цей контакт один з учнів, під час проведення експериментів, може щільно тримати у пальцях. Таким чином, під час вимірів ми будемо визначати різницю потенціалів між зарядженим об’єктом та тілом учня.5. Спершу піднесемо впритул або торкнемося до робочого контакту сенсора звичайним пластмасовим гребінцем. Звертаємо увагу, що показник на екрані мультиметра не змінюється. Це вказує на те, що гребінець є електрично нейтральним.6. Проведемо кілька разів гребінцем по сухому волоссю, або по шматку вовняної тканини, та знову піднесемо впритул або торкнемося ним контакту сенсора. Звертаємо увагу, що на цей раз гребінець має певний заряд, який спричиняє різницю потенціалів у межах -0,040 ÷ -0,080 В. Звертаємо увагу на знак заряду для подальшого аналізу.7. Також, звертаємо увагу, що після того, як ми заберемо заряджене тіло, сенсор все одно продовжить показувати різницю потенціалів. Вона спричинена залишковим зарядом, який перейшов від зарядженого тіла до конденсатора, розташованого на платі сенсора. Для того, щоб позбутись цього заряду, натиснемо на сенсорі на кнопку скидання заряду (Reset).8. Повторимо дослід, але цього разу дослідимо заряд самого волосся, або вовняної тканини.9. Знову повторимо дослід, але тепер дослідимо ебонітову паличку, яку ми будемо терти шматком вовняної тканини. Ще один об’єкт для дослідження, це скляна паличка, яку ми будемо терти шовком. Аналогічним чином можна досліджувати найрізноманітніші тіла, приводячи їх у контакт один з одним. Особливо показовими можуть виявитись досліди із хутром тварин, а також з одягом з натуральних вовняних волокон.10. Для того, щоб продемонструвати, що наелектризовані тіла можуть впливати на інші, навіть електрично нейтральні, незаряджені, тіла, необхідно заздалегідь підготувати декілька маленьких шматочків тонкого паперу, наприклад шматочки паперових серветок чи хустинок. Далі до цих клаптиків паперу підносимо заряджені тіла, в електризованості яких ми щойно переконались за допомогою сенсора. Переконуємось, що заряджені тіла справді притягують клаптики паперу, на відміну від електрично нейтральних тіл, які ніяк не впливатимуть на ці шматочки.11. Дослідимо розрядку заряджених тіл. Для цього тіло, яке ми щойно зарядили та заряд якого підтвердили за допомогою сенсора, відкладемо на деякий час. При цьому досліджуване тіло можна покласти на провідник. Після цього знову підносимо досліджуване тіло до контакту сенсора заряду. Переконуємось, що досліджуване тіло знову стало електрично нейтральним, тобто тіло віддало зайві електрони, або, навпаки, отримало додаткові електрони, з навколишнього середовища.12. На завершення, можна спробувати тертям зарядити тіла виготовлені з матеріалів-провідників, наприклад сталеву лінійку. Натираємо лінійку вовняною тканиною, а потім підносимо її до контакту сенсора заряду, переконуємось, що лінійку зарядити не вдалось.
Висновок:
Під час виконання досліду ми, за допомогою сенсора заряду, дослідили процес електризації тіл, виготовлених з діелектричних матеріалів, а також їхню подальшу розрядку.