"Физика (в 2 частях)", Генденштейн Л.Э., Булатова А.А., Корнильев И.Н., Кошкина А.В.; под ред. Орлова В.А.
Электризация тел — приобретение телами электрического заряда, положительного или отрицательного. Она возникает при трении, соприкосновении или влиянии заряженного тела. Электрический заряд определяет способность тел участвовать во взаимодействии: одноимённые заряды отталкиваются, разноимённые притягиваются. Заряд не появляется из ничего, а переходит между телами или перераспределяется в них. Обнаружить заряд помогает электроскоп.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Электризация тел — явление, при котором тела приобретают электрический заряд. Заряд может быть положительным или отрицательным. Это понятие нужно, чтобы описывать появление электрического взаимодействия после трения, контакта или влияния другого заряженного тела.
Электрический заряд — физическая величина, характеризующая способность тел участвовать в электрическом взаимодействии. Его обозначают буквой q, а единица измерения — кулон (Кл). По заряду можно сравнивать, насколько сильно тело способно взаимодействовать с другими заряженными телами.
Положительный и отрицательный заряды — два вида электрического заряда. Названия условны: положительный заряд не означает «хороший», а отрицательный — «плохой». Одноимённые заряды отталкиваются, разноимённые притягиваются, поэтому знак помогает предсказать направление взаимодействия.
Электроскоп — прибор для обнаружения электрического заряда. В простейшем электроскопе есть металлический стержень, наружный шарик или диск и лёгкие металлические листочки внутри корпуса. При попадании заряда листочки получают одноимённые заряды и расходятся, а по их расхождению судят о наличии заряда.
Электризацию наблюдают после натирания или контакта тел: они начинают притягивать кусочки бумаги, нити и другие лёгкие предметы либо взаимодействовать с заряженными телами. Причина в том, что внутри тела меняется распределение электронов. Даже слабое взаимодействие становится заметным, если масса предмета мала.
При электризации трением тела сначала соприкасаются, а затем разделяются. Часть электронов переходит с одного материала на другой, потому что электроны по-разному удерживаются атомами разных веществ. В результате одно тело получает избыток электронов и заряжается отрицательно, другое теряет электроны и заряжается положительно; модули зарядов равны.
При электризации соприкосновением заряженное тело касается незаряженного проводника. Свободные электроны начинают перемещаться, пока заряд не распределится по соприкасающимся телам. Поэтому незаряженное тело получает заряд того же знака, что и исходное заряженное тело, хотя обычно меньший по модулю.
Заряд при электризации не возникает из ничего и не исчезает бесследно. Электроны переходят от одного тела к другому или смещаются внутри одного тела, поэтому меняются отдельные заряды, но их сумма сохраняется. В замкнутой системе суммарный электрический заряд до и после процесса одинаков.
Заряженное тело может притянуть даже нейтральное, потому что нейтральность означает нулевой общий заряд, а не полное отсутствие зарядов внутри. Под действием внешнего заряда электроны в нейтральном теле немного смещаются. Ближайшая область получает заряд противоположного знака, и её притяжение оказывается сильнее отталкивания дальней области.
| Способ | Как происходит | Что наблюдается | Пример |
|---|---|---|---|
| Трением | При контакте и разделении электроны переходят между телами. | Оба тела получают разноимённые заряды. | Пластмассовая палочка и шерсть после натирания. |
| Соприкосновением | Заряженное тело передаёт часть заряда незаряженному проводнику. | Заряд распределяется между соприкасающимися телами. | Заряженный шарик касается металлического шарика. |
| Влиянием заряженного тела на нейтральное тело | Внутри нейтрального тела происходит разделение и смещение зарядов. | Ближайшая область притягивается к внешнему заряду. | Заряженная палочка притягивает лёгкие кусочки бумаги. |
Таблица помогает сначала определить способ электризации, затем проследить движение или смещение электронов. В последней строке общий заряд тела не становится отличным от нуля: меняется его распределение.
Для одинаковых проводящих шариков после соприкосновения можно использовать равное распределение общего заряда. Для тел разной формы, материала или размеров результат может быть иным.
Задача 1. Пластмассовую палочку натёрли шерстью. Объясните, почему палочка и шерсть после этого взаимодействуют. Нужно выяснить, что изменилось в телах при трении и какие знаки зарядов они получили.
Ответ: после трения палочка и шерсть получают заряды противоположных знаков, поэтому притягиваются.
Задача 2. Заряженное тело коснулось незаряженного металлического шарика. Определите, какие изменения произойдут с зарядом шарика. Металл является проводником, поэтому в нём электроны могут перемещаться.
Ответ: шарик зарядится; точное значение заряда зависит от размеров тел, их формы и начального заряда.
Задача 3. Два одинаковых металлических шарика имеют заряды +6 нКл и −2 нКл. Их соприкоснули, а затем раздвинули. Найдём заряд каждого шарика.
Ответ: заряд каждого шарика равен +2 нКл.
Ошибка 1. Считать, что при электризации создаётся новый заряд. Так думают, потому что заряд становится заметен только после опыта. Проверьте себя: проследите, откуда могли перейти электроны, и учтите сохранение суммарного заряда.
Ошибка 2. Полагать, что при трении заряжается только одно тело. На самом деле электроны переходят между двумя телами, поэтому оба получают разноимённые заряды. Проверка проста: назовите знак заряда каждого тела, а не только палочки.
Ошибка 3. Считать, что нейтральное тело совсем не взаимодействует с заряженным. Нейтральность означает нулевой общий заряд, но внутри заряд может перераспределиться. Проверьте, какая область окажется ближе к внешнему заряду.
Ошибка 4. Делить заряд поровну при любом контакте. Равное распределение справедливо, например, для одинаковых металлических шариков. Перед вычислением сравните форму, размеры и материал тел.
Для понимания электризации нужно знать строение атома: положительно заряженное ядро содержит протоны, нейтроны не имеют заряда, а электроны имеют отрицательный заряд. При обычной электризации перемещаются именно электроны.
Электризация подготавливает к изучению взаимодействия зарядов и электрического поля. Позже те же представления помогут понять движение зарядов в проводниках и возникновение электрического тока.
Почему после трения электризуются сразу два тела?
При трении тела соприкасаются, и часть электронов переходит с одного тела на другое. Поэтому одно тело получает избыток электронов и отрицательный заряд, а другое — их недостаток и положительный заряд.
Какие частицы обычно переходят от одного тела к другому при электризации?
Обычно переходят электроны, потому что они сравнительно слабо связаны с атомами. Положительные ядра при обычной электризации остаются внутри своих тел.
Может ли заряженное тело притягивать нейтральное?
Да. Под действием заряженного тела заряды внутри нейтрального тела немного разделяются: противоположный заряд оказывается ближе, поэтому притяжение преобладает.
Как узнать, заряжено ли тело?
К телу можно поднести лёгкие предметы или другое заряженное тело и наблюдать притяжение либо отталкивание. Более надёжный способ — использовать электроскоп.
Почему суммарный заряд тел при электризации сохраняется?
Электризация связана с переходом электронов или их перераспределением, а не с созданием новых зарядов. Поэтому в замкнутой системе положительный и отрицательный вклады меняются так, что общий заряд остаётся прежним.
Электризация тел.
