Электризация через влияние. Проводники и диэлектрики

1.

Электризация через влияние.
Проводники и диэлектрики.
8 класс

2.

Уильям Гильберт,
придворный врач
королевы Англии
Елизаветы I, имел
интересное хобби. Он
изучал загадочные силы
магнетизма и явление
электричества. Именно
Гильберт позднее ввел
термин «электричество»,
опираясь на греческое
слово «elektron»,
обозначавшее «янтарь».
Считается, что первым
систематическое изучение
электромагнитных явлений начал
английский ученый Гильберт.
Однако объяснить эти явления ученые
смогли только спустя несколько веков.
После открытия электрона физики
выяснили, что часть электронов может
сравнительно легко отрываться от
атома, превращая его в положительно
или отрицательно заряженный ион.
Каким же способом могут
электризоваться тела?
Рассмотрим эти способы.

3.

Электризация трением
Возьмем эбонитовую палочку и потрем ее
шерстяной тканью – в этом случае палочка
приобретет отрицательный заряд. Выясним, что
вызвало возникновение этого заряда. Оказывается,
что в случае тесного контакта двух тел,
изготовленных из разных материалов, часть
электронов переходит из одного тела на другое.
Расстояние, на которое при этом перемещаются
электроны, не превышает межатомных
расстояний. Если тела после контакта разъединить,
то они окажутся заряженными: тело, отдавшее
часть своих электронов, будет заряжено
положительно (шерсть), а тело, получившее их, –
отрицательно (эбонитовая палочка). Шерсть
удерживает электроны слабее, чем эбонит,
поэтому при контакте электроны в
основном переходят с шерстяной
ткани на эбонитовую палочку, а не
наоборот.

4.

Суммарный заряд палочки и ткани до и после
проведения опыта равен нулю.
В результате проведения
многих опытов физики
установили, что при
электризации
происходит не создание
новых зарядов, а их
перераспределение.
Таким образом,
выполняется закон
сохранения заряда.

5.

Закон сохранения
электрического заряда
где
– заряды тел или
частиц, образующих замкнутую систему
(n – количество таких тел или частиц).
Закон сохранения электрического
заряда: полный заряд замкнутой
системы тел или частиц
остается неизменным при любых
взаимодействиях, происходящих в этой
системе.
Под замкнутой системой
подразумевают такую систему тел или
частиц, которые взаимодействуют только
друг с другом, то есть не
взаимодействуют с другими телами и
частицами.

6.

Заземление. Проводники
и диэлектрики
Если взять металлический стержень
и, удерживая его в руке, попробовать
наэлектризовать, окажется, что это
невозможно. Дело в том, что
металлы – это вещества, имеющие
множество так называемых
свободных электронов, которые
легко перемещаются по всему
объему металла.

7.

Металлы – это вещества, имеющие
множество свободных электронов.
Подобные вещества принято называть
проводниками. Попытка наэлектризовать
металлический стержень, удерживая его
в руке, приведет к тому, что избыточные
электроны очень быстро убегут со
стержня, и он останется незаряженным.
«Дорогой для бегства» электронов
служит сам исследователь, поскольку
тело человека – это проводник. Именно
поэтому опыты с электричеством могут
быть опасными для их участников!

8.

Проводники – это вещества и материалы,
которые хорошо проводят электрический ток.
Проводниками являются металлы, водные
растворы солей (например, поваренной
соли), кислот и щелочей.

9.

Обычно «конечный пункт» для
электронов – земля, которая тоже
является проводником. Ее размеры
огромны, поэтому любое заряженное
тело, если его соединить
проводником с землей, спустя
некоторое время станет практически
электронейтральным
(незаряженным): тела, заряженные
положительно, получат от земли
некоторое количество электронов, а с
тел, заряженных отрицательно,
избыточное количество электронов
уйдет в землю.
Технический прием, позволяющий разрядить любое
заряженное тело путем соединения этого тела
проводником с землей, называют заземлением.

10.

В некоторых случаях, например, чтобы
зарядить проводник или сохранить на
нем заряд, заземления следует избегать.
Для этого используют тела,
изготовленные из диэлектриков. В
диэлектриках (их еще называют
изоляторами) свободные электроны
практически отсутствуют. Поэтому если
между землей и заряженным телом
поставить барьер в виде изолятора, то
свободные электроны не смогут
покинуть проводник (или попасть на
него) и проводник останется
заряженным. Стекло, оргстекло, эбонит,
янтарь, резина, бумага – диэлектрики,
поэтому в опытах по электростатике их
легко наэлектризовать – заряд с них не
стекает.
Если между землей и заряженным телом поставить
барьер в виде изолятора, то свободные электроны не
смогут покинуть проводник (или попасть на него).

11.

Диэлектрики (изоляторы) – вещества,
которые плохо проводят или совсем не
проводят электрический ток. К диэлектрикам
относят воздух, некоторые газы, стекло,
пластмассы, различные смолы, многие виды
резины.

12.

Электризация через
влияние
Проведем следующий опыт:
возьмем эбонитовую палочку и
зарядим ее с помощью
электризации трением.
Поднесем палочку к шару
электрометра, коснемся на
некоторое время шара
электрометра пальцем и уберем
палочку, мы видим, что стрелка
электрометра отклонилась.

13.

Таким образом, шар приобрел
электрический заряд, хотя мы его не
касались эбонитовой палочкой. Почему
же это произошло? Знак шара является
противоположным знаку заряду
палочки.
Так как контакта между заряженным и
незаряженным телами не было,
описанный процесс
называется электризацией через
влияние (или электростатической
индукцией). Под действием
электрического поля отрицательно
заряженной палочки свободные
электроны перераспределяются по
поверхности металлической сферы.

14.

Электроны имеют отрицательный заряд,
поэтому они отталкиваются от
отрицательно заряженной эбонитовой
палочки. В результате количество
электронов станет избыточным на
удаленной от палочки части сферы и
недостаточным на ближней. Если
коснуться сферы пальцем, то некоторое
количество свободных электронов
перейдет из сферы на тело
исследователя. В итоге на сфере
возникнет недостаток электронов и она
станет положительно заряженной.
Выяснив механизм электризации через
влияние, вам не составит труда
объяснить, почему незаряженные
металлические тела притягиваются к
заряженным телам.