Опыт с электрофорной машиной и султанами
Пластины демонстрационного плоского конденсатора соедините со стержнем и корпусом электрометра Брауна. Одну из них зарядите через индукцию от наэлектризованной палочки. Пластины установите на расстоянии 4 см друг от друга и внесите между ними маленький шарик из станиоля, висящий на шелковой нити. Вы увидите, как шарик будет быстро двигаться от одной пластины к другой (см. схему опытной установки на рис. 79). Объясните наблюдаемое явление.
Для опыта возьмите стеклянную трубку длиной 25-30 см и диаметром от 3 до 5 см. Концы ее оклейте фольгой. С обоих концов трубки вставьте пробки, в которые закрепите проволочные крючки и соедините их тонкими проводниками с фольгой. Узкие полоски фольги шириной 0,5 см наклейте на трубку в виде спирали, лезвием бритвенного ножа на полосках сделайте разрезы через 3-4 мм. Трубку подвесьте на штативе. К ее проволочным крючкам подведите провода от борнов катушки Румкорфа или полюсов электрофорной машины. Для успеха опыта лучше взять катушку Румкорфа на 12 В, ИВ-100. При ее работе по спирали протекает ток, а в разрезах наблюдаются искровые разряды, которые вспыхивают и гаснут красивой змейкой. Опыт хорошо проводить в темноте.
Для опыта на стекло наклейте маленькие кусочки фольги шириной 0,5-1 см с промежутками между ними 0,2-0,4 мм. Отдельные участки букв и сами буквы соедините между собой проволочками (рис. 77). К началу и концу слова подведите проводники от полюсов электрофорной машины или борнов катушки Румкорфа. В темноте наблюдается красивое свечение слова или буквы. Свечение объясняется возникновением искровых разрядов в промежутках между кусочками фольги под действием высокого напряжения, которое подводится от электрофорной машины или вторичной обмотки катушки Румкорфа.
Всем учащимся, присутствующим на вечере, предлагают взяться за руки и образовать «живую» электрическую цепь. Электрофорную машину заряжают (причем расстояние между полюсами машины должно быть не более 15 мм). Крайние ученики одновременно касаются свободными руками полюсов заряженной электрофорной машины, и по цепи протекает кратковременный электрический ток.
Заряжаемый человек встает на столик с ножками из изолятора. Одной рукой берется за полюс электрофорной машины, в другой держит баллон лампы дневного света (расстояние между полюсами в этом случае должно быть в пределах 15-20 мм).
Приведите в действие машину, в баллоне наблюдаются вспышки. Если баллон поднести к столу, водопроводной или отопительной трубе, то в нем наблюдаются более яркие вспышки. Почему?
Второй ученик может коснуться баллона лампы, при этом в баллоне наблюдается также яркая вспышка.
При выполнении последнего опыта или подобных опытов второму ученику следует взять в руку какой-либо небольшой металлический предмет (ключ, отвертку) и им касаться электрода лампы. В этом случае ученик не будет чувствовать укола искры.
Ученик встает на столик с ножками из изолятора. В одну руку берет султан, а другой держится за полюс электрофорной машины. В этом опыте расстояние между полюсами может быть больше 15 мм, но никто не должен касаться заряжаемого ученика. При зарядке ученика листочки султана расходятся во все стороны.
После демонстрации заряжаемый ученик по команде учителя убирает руку с полюса машины, встает на пол. Листочки султана опадают. Электризация человека с колесом Франклина проводится таким же образом.
Прежде всего человека нужно изолировать от земли. Для этого он встает на столик с ножками из изолятора и берется рукой за один из полюсов электрофорной машины. Расстояние между полюсами электрофорной машины должно быть не более 15 мм.
Приведите в действие машину и зарядите человека. Учащиеся могут подходить к нему и подносить свой палец к любому участку тела, что вызывает появление электрических искр (рис. 76). Они безопасны и пугают только своей неожиданностью. Однако не следует шутить с глазами. Можно взять за цоколь неоновую лампочку и подносить к различным участкам тела заряженного человека. Она будет светиться.
Подобные опыты протекают лучше в затемненном кабинете. На вечере они вызывают восторг всех присутствующих. Ученики обычно просят повторить опыт.
На стол с ножками из изолятора поставьте цветок в горшке (в качестве стола может служить доска, положенная па четыре граненых стакана). Соедините проволока один полюс электрофорной машины с цветком и приведите ее в действие. Цветок заряжается. Поднесите к нему металлический стержень. При этом наблюдается проскакивание искры что особенно хорошо видно в темноте. Лампочка вспыхивает (рис. 74). Если ее держать в соприкосновении с цветком, то лампочка горит непрерывно. 
Можно провести электризацию двух цветков разными зарядами. Для этого горшки с цветами устанавливают на отдельные изолированные столики и соединяют с разными полюсами электрофорной машины. Между цветками вносят газоразрядную трубку. Она светится (рис. 75).
Опыт с электрофорной машиной и султанами
1) Практически обнаружить электрические заряды, показать существование и взаимодействие двух видов зарядов.
2) Изготовить простой прибор для обнаружения зарядов и проверить его работу.
1) Два электроскопа, стеклянная палочка, эбонитовая палочка, шёлковая и шерстяная ткань, электрофорная машина, султаны, соединительные провода.
2) Стеклянная колба, резиновая пробка, металлический стержень, медная проволока, алюминиевая фольга, стеклянная палочка, эбонитовая палочка, шёлковая и шерстяная ткань.
Сценарий проведения эксперимента
Вокруг нас всё время происходят загадочные явления. Давайте посмотрим на одно из них. У кого есть расчёска, тот станет нашим первым экспериментатором. Причешись, пожалуйста. А теперь поднеси расчёску к султанчику. Что произошло? Мы наблюдали явление электризации, т.е. сообщение телу электрического заряда. Чаще всего электризация происходит при трении или соприкосновении с заряженным телом. Сейчас мы вам покажем, как можно обнаружить электрический заряд с помощью приборов. Такими приборами в своей лаборатории пользовался ещё М.В. Ломоносов. Они называются электрометры.
1) Взять эбонитовую палочку и потереть её о шерстяную ткань.
2) Коснуться этой палочкой стержня первого электрометра (наблюдаем отклонение стрелки электрометра от вертикального положения).
3) Взять стеклянную палочку и потереть её о шёлковую ткань.
4) Коснуться этой палочкой стержня второго электрометра (наблюдаем отклонение стрелки электрометра от вертикального положения).
Вывод: на обеих палочках обнаружен заряд.
1) Взять стеклянную палочку и потереть её о шёлковую ткань.
2) Коснуться этой палочкой стержня второго электрометра (наблюдаем отклонение стрелки электрометра на больший угол, повторяем несколько раз).
3) Взять эбонитовую палочку и потереть её о шерстяную ткань.
4) Коснуться этой палочкой стержня первого электрометра (наблюдаем отклонение стрелки электрометра на больший угол, повторяем несколько раз).
Вывод: одинаковые (одноимённые) заряды между собой складываются.
5) Взять эбонитовую палочку и потереть её о шерстяную ткань.
6) Коснуться этой палочкой стержня второго электрометра (наблюдаем движение стрелки в обратную сторону, угол отклонения уменьшается, повторяем несколько раз).
Вывод: разноимённые заряды вычитаются.
Электрические заряды взаимодействуют между собой. Сейчас вы это увидите.
ВНИМАНИЕ! При проведении опытов с элетрофорной машиной подключение и отключение приборов проводить ТОЛЬКО ПРИ СОЕДИНЁННЫХ КОНДУКТОРАХ!
1) Проводами соединить два султанчика с разными кондукторами.
2) Развести кондукторы в разные стороны на 5-6 см.
4) Соединить кондукторы электрофорной машины.
5) Проводами соединить два султанчика с одним кондуктором.
6) Развести кондукторы в разные стороны на 5-6 см.
Сейчас мы продемонстрируем работу нашего электроскопа.
Опыт с электрофорной машиной и султанами
ЭЛЕКТРИЗАЦИЯ ЦВЕТКА
Опыт 1
На стол с ножками из изолятора поставьте цветок в горшке (в качестве стола может служить доска.
положенная на четыре стеклянных стакана). Соедините проволокой один полюс электрофорной машины с цветком и приведите ее в действие. Цветок заряжается.
Поднесите к нему металлический стержень. При этом наблюдается проскакивание искры, что особенно хорошо видно в темноте.
А если поднести к цветку неоновую лампочку, то она вспыхивает!
Если же лампочку держать в соприкосновении с цветком, то лампочка горит непрерывно.
Опыт 2
Можно провести электризацию двух цветков разными зарядами.
Для этого горшки с цветами устанавливают на отдельные изолированные столики и соединяют с разными полюсами электрофорной машины.
Затем между цветками вносят газоразрядную трубку, и она начинает светиться!
ЭЛЕКТРИЗАЦИЯ ЧЕЛОВЕКА
Опыт 1
Прежде всего человека нужно изолировать от земли. Для этого он встает на подставку с ножками из изолятора и берется рукой за один из полюсов электрофорной машины.
Расстояние между полюсами электрофорной машины должно быть не более 15 мм.
Приведите в действие машину и зарядите человека.
Если поднести палец к любому участку тела наэлектризованного человека, то это вызывает появление электрических искр. Они безопасны, но пугают своей неожиданностью! Однако не следует шутить с глазами!
Можно взять за цоколь неоновую лампочку и подносить к различным участкам тела заряженного человека. Она будет светиться!
Подобные опыты протекают лучше в затемненной комнате.
Человек встает на подставку с ножками из изолятора. В одну руку берет султан, а другой держится за полюс электрофорной машины. В этом опыте расстояние между полюсами может быть больше 15 мм, но никто не должен касаться заряжаемого ученика. При зарядке ученика листочки султана расходятся во все стороны.
После демонстрации заряжаемый человек убирает руку с полюса машины и встает на пол. При этом листочки султана опадают.
Заряжаемый человек встает на подставку с ножками из изолятора. Одной рукой берется за полюс электрофорной машины, в другой держит баллон лампы дневного света (расстояние между полюсами в этом случае должно быть в пределах 15—20 мм).
Приведите в действие машину, в баллоне лампы будут наблюдаться вспышки.
Если лампочку поднести к столу, водопроводной или отопительной трубе, то в ней будут наблюдаться более яркие вспышки.
Почему?
Яркие вспышки в баллоне лампы дневного света, когда ее подносят к столу, трубе, объясняются уменьшением сопротивления цепи: электрофорная машина, человек, лампа, труба, земля.
Второй человек может коснуться баллона лампы, при этом в баллоне наблюдается также яркая вспышка.
При выполнении последнего опыта второму человеку следует взять в руку какой-либо небольшой металлический предмет (ключ, отвертку) и им касаться электрода лампы. В этом случае человек не будет чувствовать укола искры.
МОЛНИЯ НА СТОЛЕ
Три стакана хорошо просуши над огнем или возле печи поставь их на стол. Сверху на них положи металлический поднос или просто лист металла, тоже хорошо просушенный. Кусок плексигласа побольше (угольник, линейку) наэлектризуй сухой тряпкой и положи на поднос. Возьми чайную ложку и потянись ею к краю подноса. Щелк!
Что такое?
Ложечка ведь и коснуться подноса еще не успела.
Погаси свет и, когда глаза привыкнут к темноте, повтори этот опыт. Теперь ты увидишь «молнию» — яркую, беловато-синюю искру в полспички длиной! Значит, треск, который ты слышишь, это «гром»? Так и есть.
Во время грозы он обычно приходит с запозданием. Только если молния вспыхивает близко, над самой головой, гром гремит почти сразу. Дело в том, что свет от молнии распространяется очень быстро, почти мгновенно. А звук идет медленнее, примерно один километр за три секунды. Потому он и отстает. А в нашем опыте, конечно, свет и звук доходят оба в тот же миг.
Если протянуть к подносу не чайную ложечку, а просто руку, «молния» ударит в нее. Это безопасно, но чувствительно. Укол в палец заставит тебя отдернуть руку.
Источник: Ф. Рабиза «Опыты без приборов»; Л.А. Горев «Занимательные опыты по физике»; Л.Гальперштейн «Забавная физика»
Карманная молния Занимательные опыты по электричеству
1. Волшебная палочка.
Наэлектризованную эбонитовую палочку поднести к маленькому листочку очень тонкой фольги. Листочек притянется и прилипнет к палочке. Резким движением листочек стряхнуть с палочки, а затем быстро подвести ее под падающий листочек. Он будет парить в воздухе над палочкой и следовать за ней, если перемещать ее в горизонтальном направлении. Объяснить явление.
2. Электризация трением при высыпании песка.
Чистый сухой песок через металлическую, хорошо изолированную воронку, соединенную со стержнем электрометра, насыпать в металлическую коробку, установленную под воронкой на площадке стержня другого электрометра (корпус каждого из электрометров заземлен). Стрелки электрометров отклоняются. Объяснить явление.
Вернутся ли стрелки электрометров на нуль, если их стержни соединить разрядником?
3. Электростатическая индукция.
Бутылку заткнуть пробкой, в которую воткнуть иголку острием вверх. На острие надеть перевернутый стакан. Гребенку из пластмассы натереть о шерсть и положить на донышко стакана. Поднести палец к концу гребенки, которая, поворачиваясь, будет следовать за ним. Объяснить явление.
4. Электрический маятник.
Между двумя вертикально установленными металлическими пластинками, из которых одна изолирована и соединена проволокой с кондуктором электрофорной машины, подвесить на шелковой нити маленький пробочный. При вращении дисков машины шарик колеблется между пластинками. Объяснить явление.
5. Заряженный шарик бегает по рельсам.
К шарикам кондукторов электрофорной машины привязать две тонкие стеклянные трубки, которые образуют горизонтальные рельсы. Положить на них легкий целлулоидный шарик от настольного тенниса, покрытый проводящей бронзовой краской. Медленно вращать диски электрофорной машины, шарик будет перекатываться взад и вперед между кондукторами. Объяснить явление.
6. Электрическая пляска.
На две парафиновые свечи, лежащие на столе, положить кусок жести размером 400 х 200 мм и соединить его с кондуктором электрофорной машины. Между крышкой стола и жестью положить пять вырезанных из бумаги человечков. При вращении дисков машины человечки начинают прыгать. Объяснить явление.
7. Бегущий дуговой разряд.
Из проволоки толщиной 2-3 мм изготовить электроды в виде рогов длиной 12 см каждый. В нижней части расстояние между электродами равно 2 см, а в верхней части – 4-5 см. Клеммы электродов присоединить к полюсам вторичной обмотки высоковольтного индуктора. При разряде катушки в узком месте рогового разрядника возникнет небольшая дуга, которая будет скользить вверх и там погаснет, затем возникнет вторая дуга и т.д. Объяснить явление.
Примечание. С высоковольтным индуктором надо обращаться очень осторожно!
8. Светящийся контур цветка.
Продемонстрировать прибор, состоящий из стекла, на котором наклеены полоски фольги. Подключить прибор к полюсам электрофорной машины. Вращать диски машины. На стекле обозначится светящийся контур цветка. Объяснить появление этого контура.
Примечание. Для изготовления прибора надо нарезать фольгу маленькими полосками шириной – 2 мм, наклеить их параллельно на стекло с промежутками 1 см, затем соединить их концы так, чтобы получилась непрерывная зигзагообразная линия. На стекле острым мелом нарисовать какой-либо рисунок (например, цветок) и прорезать все полоски острым ножом по меловым линиям. Провода от электрофорной машины присоединить к точкам а и в с помощью зажимов (можно использовать прищепки для белья).
9. Электризация воздушных шаров.
Потрите газетой воздушный детский шар, поднесите к потолку и отпустите. Шар остается висеть у потолка и может находиться в таком положении сутками. Почему? Электризуйте два шара о газету. Подвесьте их на длинных нитях рядом. Почему они отталкиваются? Электризуйте один шар о газету, а второй – о кусок шерстяной ткани. Подвесьте их на некотором расстоянии друг от друга. Почему они притягиваются? Особенно хорошо видно их взаимодействие, когда один из шаров катить по поверхности стола, то за ним катится другой. Почему?
10. Электрический ветер.
Возьмите стеариновую свечу с малым пламенем и установите на подъемном столике. На одном из полюсов электрофорной машины закрепите проволоку, один конец которой установите на уровне пламени, на расстоянии 4-5 см от него. Если привести в действие машину, то пламя свечи гаснет. Почему?
11. Свечение ламп.
Положите на стол полиэтиленовый мешок и разглаживайте его руками, шерстяным шарфом, меховой шапкой и т.д. При этом он электризуется. Одной рукой возьмите мешок за угол, второй рукой возьмите за цоколь обычную электрическую лампу и подносите ее баллон к мешку. В момент соприкосновения баллона с мешком наблюдается свечение лампы. Затем лампу удалите и подносите к другому месту мешка. Вновь наблюдается вспышка. Можно взять лампу за баллон и подносить к мешку цоколем. Наблюдаются вспышки. Опыт следует проводить в темноте.
Наэлектризованный мешок подвесьте на шелковой нити к люстре или в проеме двери. Подносите к нему предмет, которым электризовали. Наблюдается взаимное притяжение. Если наэлектризуете второй мешок и поднесете к первому, то наблюдается взаимное отталкивание. Как объяснить наблюдаемое явление?
Если опыты проводить в темноте, то можно наблюдать искрение и свечение различных ламп: неоновой, лампы дневного света. Опыты по электризации с полиэтиленовыми мешочками можно рекомендовать для проведения в домашних условиях. Аналогичные опыты по электростатике можно проводить с детскими надувными шарами, которые легко электризуются сухими руками, газетой, шерстью.
С помощью неоновой лампочки можно провести эффектный опыт. Возьмите и хорошо наэлектризуйте палочку из плексигласа или эбонита. Палочкой наэлектризуйте через индукцию электрометр или пластину конденсатора. Поднесите неоновую лампочку цоколем к шару электрометра или к пластине. При этом возникает яркая красивая вспышка неоновой лампочки.
12. Электризация человека с “султаном”.
Ученик встает на столик с изолирующими ножками. В одну руку берет султан, а другой держится за полюс электрофорной машины. В этом опыте расстояние между полюсами может быть больше 15 мм, но никто не должен касаться заряжаемого ученика. При зарядке ученика листочки султана расходятся во все стороны.
После демонстрации заряжаемый ученик по команде учителя убирает руку с полюса машины, встает на пол. Листочки султана опадают.
13. Зажигание ватки от искры.
От искрового разряда между полюсами электрофорной машины может воспламениться ватка, смоченная эфиром и закрепленная на конце проволоки.
Приведите в действие электрофорную машину с расстоянием между полюсами 5-6 см (чем больше расстояние, тем больше мощность искры, тем быстрее загорится ватка). Ватку внесите между полюсами перед проскакиванием искры, которое определите на слух. Если ватка при одном разряде не загорелась, уберите ее. Машину зарядите и вновь внесите ватку.
Этот опыт показывает и объясняет возникновение пожаров в результате атмосферных разрядов – молний. Искровой разряд представляет собой кратковременный электрический ток, который сопровождается выделением теплоты. Температура воздуха около разряда повышается до температуры воспламенения эфира.
14. Опыт с молниеотводом.
Из листов бумаги для рисования склейте макет дома. Его размеры в основании 200 х 150 мм, высота крыши – 120 мм. На боковых стенках сделайте вырезы для окон. Дом установите на металлическом листе. Внутри дома на листе установите проволочку, в верхнем конце которой закрепите кусочек ватки, смоченной эфиром. Через крышу дома пропустите вторую проволочку, нижний конец которой должен касаться металлического листа, а верхний выступ над крышей на 5 см. Эта проволочка служит молниеотводом. Металлический лист с домом расположите на столике с изолирующими ножками и соедините его с одним полюсом электрофорной машины, которую затем зарядите. Разрядник поднесите одновременно к концу молниеотвода на расстояние 3-5 см и к другому полюсу машины. Между молниеотводом и шариком разрядника наблюдается электрический разряд. Разряд (молнию) воспроизведите несколько раз. Учащиеся убеждаются, что при наличии молниеотвода, дом останется невредимым. Затем проволочку, играющую роль молниеотвода удалите. Вновь покажите электрический разряд через дом. Последний вспыхнет.
Петр СЕМЕНОВ,
учитель физики, директор физико-математического колледжа
Норильск
Электростатика
Техника безопасности по теме «Электрические явления»
Введение
В своей работе по теме «Электростатика» я проведу и объясню три эксперимента, описанные в учебнике Перышкина А.В. Физика. 8 класс (рис. 32, рис. 40,).
Цель работы: расширение кругозора, повышение эрудиции, развитие интереса к экспериментальной физике, умений демонстрировать и объяснять опыты, научиться работать самостоятельно.
Способность янтаря электризоваться была известна давно. Впервые исследованием этого явления занялся знаменитый философ древности Фалес Милетский. Вот как об этом рассказывает легенда.
Дочь Фалеса пряла шерсть янтарным веретеном, изделием финикийских мастеров. Как-то, уронив веретено в воду, девушка стала обтирать его краем своего шерстяного хитона и заметила, что к веретену пристало несколько шерстинок. Думая, что они прилипли к веретену, потому что оно еще влажно, она принялась вытирать его еще сильнее. И что же? Шерстинок налипало тем больше, чем сильнее натиралось веретено. Девушка обратилась за разъяснением этого явления к отцу. Фалес понял, что причина в веществе, из которого сделано веретено, и в первый же раз, как к пристани Милета подошел корабль финикийских купцов, он накупил различных янтарных изделий и убедился, что все они, будучи натерты шерстяной материей, притягивают легкие предметы, подобно тому, как магнит притягивает железо. Наблюдаемые явления были названы электрическими (от греч. слова электрон – янтарь).
Опыт первый. Электризация гильзы
Цель опыта проверить выдвигаемую гипотезу: электризация тел может происходить не только при трении. Я считаю, что разноименно заряженные тела притягиваются, а одноименно заряженные отталкиваются. Докажу это при помощи металлической гильзы, подвешенной на нити к штативу, эбонитовой палочки и стеклянной палочки.
Наэлектризую эбонитовую палочку о шелк. Она получит отрицательный заряд. Поднесу её к гильзе, изготовленной из металлической фольги и висящей на шелковой нити на штативе. Подожду некоторое время. Гильза сначала притянется к палочке, затем оттолкнется от нее. Очевидно, гильза, коснувшись палочки, получила от нее отрицательный заряд. Это предположение можно проверить, если к уже заряженной гильзе поднести наэлектизованную стеклянную палочку. Гильза, которая только что оттолкнулась от эбонитовой палочки, притягивается к стеклянной. Что и требовалось доказать.
Знания об электроне и о строении атома позволяют объяснить притяжения не наэлектризованных тел к наэлектризованным. Дело в том, что в гильзе есть свободные электроны. Как только гильза будет внесена в электрическое поле отрицательно заряженной палочки, электроны придут в движение под действием сил поля. Они перейдут на дальнюю сторону гильзы. Дальний конец зарядится отрицательно. На ближайшей стороне гильзы будет недостаток электронов, и этот конец окажется заряженным положительно. Поэтому гильза притянется к палочке.
Вывод из первого опыта: электризация тел может происходить не только при трении. Разноименно заряженные тела притягиваются, а одноименно заряженные отталкиваются.
При расчесывании, волосы начинают прилипать к расческе, при трении воздушного шара о шерсть, шелк и т.п. материалы, он прилипает к телу или волосы притягиваются к нему.
Научное исследование электрических и магнитных явлений началось с книги Гильберта, которому принадлежит и термин «электричество», произведенный от греческого названия янтаря. Гильберт кропотливо исследовал множество самых различных тел и построил для этой цели специальный электрический указатель, который он описывает таким образом: «Сделай себе из любого металла стрелку длиной в три или четыре дюйма, достаточно подвижную на своей игле, наподобие магнитного указателя». С помощью этого указателя, прототипа современных электроскопов, Гильберт установил, что способностью притягивать обладают многие тела, «не только созданные природой, но и искусственно приготовленные». Однако он нашел также, что многие тела «не притягивают и не возбуждаются никакими натираниями». К числу их относится ряд, драгоценных камней и металлы: «серебро, золото, медь, железо, также любой магнит». Тела, обнаруживающие способность притяжения, Гильберт назвал электрическими, тела, не обладающие такой способностью, — неэлектрическими.
Электрические явления, по Гильберту, коренным образом отличаются от магнитных. Гильберт указывает, как производится электризация тел трением: «Их натирают телами, которые не портят их поверхности и наводят блеск, например жестким шелком, грубым немарким сукном и сухой ладонью. Трут также янтарь о янтарь, об алмаз, о стекло и многое другое. Так обрабатываются электрические тела».
В сочинении Гильберта много интересных наблюдений и догадок, смешанных с фантастическими объяснениями в духе средневековых алхимиков. Но главное значение его труда в том, что он положил твердое основание изучению электрических и магнитных явлений, и на этом основании началось интенсивное развитие этого важного раздела науки и техники. Электрическими опытами занимался и Ньютон, который наблюдал электрическую пляску кусочков бумаги, помещенных под стеклом, положенным на металлическое кольцо. При натирании стекла бумажки притягивались к нему, затем отскакивали, вновь притягивались, и т. д. Эти опыты Ньютон производил еще в 1675 г.
Эксперименты по электричеству проводили и другие члены Лондонского Королевского общества. Бойль, повторив опыты Герике с шаром, установил, что наэлектризованное тело не только притягивает не наэлектризованное, но и, в свою очередь, притягивается последним. Он показал, что электрические взаимодействия наблюдаются и в вакууме.
В 1700 г. доктор Уолл извлек из натертого большого куска янтаря электрическую искру, проскочившую с треском в палец руки экспериментатора. Электрическую искру получил в 1705 г Хауксби, заменивший серный шар Герике стеклянным. Ньютон в 1716 г. наблюдал искровой разряд между острием иголки и наэлектризованным телом. «Искра напомнила мне о молнии в малых, очень малых размерах», — писал Ньютон. Наконец, Стефан Грей (1670-1736), также член Лондонского Королевского общества, в 1729 г. открыл явление электропроводимости тел и показал, что для сохранения электричества тело должно быть изолировано. Он наэлектризовал ребенка, сначала по две сив его на шнурах, сплетенных из волос, а затем поставив его на смоляной диск.
Опыты Грея, опубликованные в 1731 и 1732 гг., обратили на себя внимание французского естествоиспытателя Шарля Дюфэ (1698—1739), создавшего первую теорию электрических явлений. Повторяя опыты Грея по электризации изолированного человеческого тела, он сам ложился на шелковые шнурки, и его электризовали настолько сильно, что из тела при приближении руки другого человека выскакивали искры.
Дюфэ установил два рода электрических взаимодействий: притяжение и отталкивание. Сначала он установил, что «наэлектризованные тела притягивают не наэлектризованные и сейчас же их отталкивают, как только они наэлектризуются вследствие соседства или соприкосновения с наэлектризованными телами». В дальнейшем он открыл «другой принцип, более общий и более замечательный, чем предыдущие». «Этот принцип, — продолжает Дюфэ, — со стоит в том, что существует электричество двух родов, в высокой степени отличных один от другого: один род я называю «стеклянным» электричеством, другой— «смоляным». Особенность этих двух родов электричества: отталкивать однородное с ним и притягивать противоположное. Так, например, тело, наэлектризованное стеклянным электричеством, отталкивает все тела со стеклянным электричеством, и, обратно, оно притягивает тела со смоляным электричеством. Точно так же смоляное отталкивает смоляное и притягивает стеклянное».
Опыт второй. Делимость электрического заряда
Заряжу электрометр при помощи эбонитовой палочки, т.е. отрицательно. Второй электрометр будет не заряженный. При помощи проводника – металлического стержня – соединю не наэлектризованный электрометр с наэлектризованным. Именно в этой последовательности, так как заряд может просто уйти в проводник. Свободные электроны стержня окажутся в электрическом поле и придут в движение по направлению к не заряженному электрометру, и он зарядится отрицательно. Заряд поделился поровну.
Такие опыты проводили советский учёный Абрам Фёдорович Иоффе и американский учёный Роберт Милликен. В своих опытах они электризовали мелкие пылинки цинка. Заряд пылинок меняли и вычисляли. Так поступали несколько раз. При этом заряд оказывался каждый раз другим. Но все его изменения были в целое число раз (т. е. в 2, 3, 4 и т. д.) больше некоторого определённого наименьшего заряда. Этот результат можно объяснить только так. К пылинке цинка присоединяется или от неё отделяется только наименьший заряд (или целое число таких зарядов). Этот заряд дальше уже не делится. Частицу, имеющую самый маленький заряд, назвали электроном.
Электрон очень мал. Масса электрона равна 9,1 · 10 –31 кг. Эта масса примерно в 3700 раз меньше массы молекулы водорода, которая является наименьшей из всех молекул.
Электрический заряд — это одно из основных свойств электрона. Нельзя представить, что заряд можно снять с электрона. Они неотделимы друг от друга.
Электрический заряд — это физическая величина. Она обозначается буквой q. За единицу электрического заряда принят кулон (Кл). Эта единица названа в честь французского физика Шарля Кулона.
Электрон — частица с наименьшим отрицательным зарядом. Его заряд равен –1,6 · 10 –19 Кл.
Если коснуться заряженного предмета (например, шара электрометра) рукой, то этот предмет разрядится. Через руку электрический заряд уйдет в наше тело и распределится по его поверхности. То же самое произойдет и в том случае, если мы дотронемся до шара электрометра не рукой, а металлической линейкой.
Вывод из второго опыта: заряд можно делить до определенной величины. Существует заряженная частица, которая имеет самый маленький заряд, который разделить нельзя. Частицу, имеющую самый маленький заряд, назвали электроном.
Чем больше тело, которому передают заряд, тем большая часть заряда на него перейдет. На этом основано заземление – передача заряда земле. Земной шар велик по сравнению с телами, находящимися на нем. Поэтому при соприкосновении с землей заряженное тело отдает ей почти весь свой заряд и практически становится электрически нейтральным.
Опыт третий. Взаимодействие султанов
Два султана соединю длинными проводами с разными индукторами электрофорной машины. Один султан зарядится положительно, другой отрицательно. По лепесткам султанов видно, что одноименные заряды отталкиваются. Указкой буду сближать султаны. Между собой они будут притягиваться, т. к. заряжены разными знаками.
Вывод из третьего опыта: тела, имеющие электрические заряды одинакового знака, взаимно отталкиваются, а тела, имеющие заряды противоположного знака, взаимно притягиваются. Электризация тел происходит при их соприкосновении.
На явлении электризации тел при соприкосновении основан принцип работы ксероксов.
