"Введение в естественно-научные предметы", Гуревич А.Е., Исаев Д.А., Понтак Л.С.
Электрический заряд помогает объяснить, почему одни тела притягиваются, а другие отталкиваются. При трении тела могут получить заряды, а затем взаимодействовать даже на расстоянии. В лабораторной работе № 17 наблюдают, как ведут себя натёртые палочки и лёгкие предметы, например кусочки бумаги. Главные правила опыта: сближать тела осторожно, не касаться их руками после натирания и судить о результате по движению или изменению расстояния между телами.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Электрический заряд — свойство тела, из-за которого оно участвует в электрическом взаимодействии. Заряд нельзя увидеть так же, как цвет или форму, но его действие можно заметить по движению тел. Это понятие помогает объяснить, почему предметы притягиваются или отталкиваются.
Электризация — приобретение телом электрического заряда, например при трении. Во время трения заряд перераспределяется между соприкасающимися телами: одно получает избыток, другое — недостаток. Это слово нужно, чтобы описать подготовку предметов к опыту.
Наэлектризованное тело — тело, получившее электрический заряд и способное взаимодействовать с другими телами. Так называют, например, палочку после натирания тканью. Понятие помогает отличить подготовленный к опыту предмет от такого же предмета, который не натирали.
Электрическое взаимодействие — притяжение или отталкивание заряженных тел. Оно может проявляться на расстоянии, без прямого соприкосновения предметов. По тому, сближаются тела или расходятся, можно судить о характере их взаимодействия.
При трении поверхности двух тел соприкасаются очень близко, и некоторые заряженные частицы могут перейти с одного тела на другое. Поэтому после натирания тела получают заряды, связанные между собой: одно приобретает избыток, а другое — недостаток. Сам заряд не появляется из ничего, а перераспределяется. Чтобы увидеть результат, после натирания тела нужно осторожно разнести и проверить их взаимодействие.
Для наблюдения подготовь чистые лёгкие тела, например палочки, и тонкие нити, если нужно подвесить их. Натри предметы выбранным материалом, затем медленно сближай, удерживая за незаряженную часть или подвесив на нитях. Если сразу коснуться натёртой поверхности рукой, часть заряда может уйти через тело человека. Действуй плавно: так проще заметить движение и не спутать его со случайным толчком.
Знак заряда показывает, к какому из двух видов относится заряд тела. Если два тела получили заряды одного вида, они отталкиваются; такие заряды называют одноимёнными. Если заряды разных видов, тела притягиваются, а заряды называют разноимёнными. Поэтому изменение расстояния между подвешенными телами помогает определить, отталкиваются они или притягиваются.
Заряженная палочка может притянуть кусочек бумаги, даже если бумагу специально не натирали. Заряд палочки немного перераспределяет заряды внутри бумаги: ближняя к палочке часть оказывается в условиях более сильного притяжения. В результате лёгкий кусочек перемещается к палочке. Такой опыт показывает, что притяжение возможно и между заряженным телом и незаряженным.
Признаком электрического взаимодействия служит заметное движение тела или изменение расстояния между предметами. Например, подвешенные палочки расходятся либо сближаются, а кусочек бумаги летит к палочке. Тела не следует сталкивать: после касания заряд может перераспределиться, а движение от удара помешает сделать вывод. Сближай предметы без контакта и сравнивай наблюдение с тем, что было до опыта.
| Ситуация опыта | Наблюдение | Вывод |
|---|---|---|
| Два тела после натирания одинаковыми материалами сближают | Тела расходятся друг от друга | Одноимённо заряженные тела отталкиваются |
| Два тела с зарядами разных знаков сближают | Тела движутся навстречу друг другу | Разноимённо заряженные тела притягиваются |
| Заряженную палочку подносят к кусочкам бумаги | Кусочки бумаги притягиваются к палочке | Заряженное тело может притягивать лёгкое незаряженное тело |
| Незаряженные тела сближают без предварительной электризации | Заметного притяжения или отталкивания обычно не наблюдается | Для выраженного взаимодействия необходимо наличие заряда хотя бы у одного тела |
Сначала найди в таблице ситуацию, похожую на твой опыт, а затем сравни наблюдение с тем, что произошло на самом деле. Вывод делай только по заметному движению или изменению расстояния между телами. Если результат не совпал с ожидаемым, проверь условия и повтори опыт.
Ответ: кусочки бумаги должны притягиваться к палочке. Опыт показывает, что наэлектризованное тело может притягивать лёгкое незаряженное тело.
Ответ: расстояние между палочками увеличится, они разойдутся. Причина — отталкивание одноимённо заряженных тел.
Ответ: первый шарик, вероятнее всего, имеет заряд того же знака, что и палочка. Второй может быть заряжен противоположно или оставаться незаряженным, поэтому одного наблюдения притяжения недостаточно, чтобы точно определить его заряд.
Ошибка: считать, что любое притяжение доказывает наличие одинаковых зарядов. Обычно так думают, потому что замечают только движение тел навстречу; но одноимённые заряды отталкиваются, а заряженное тело может притянуть незаряженную бумагу. Проверь себя: для вывода об одинаковых зарядах нужно наблюдать отталкивание, а притяжение само по себе не определяет заряд второго тела.
Ошибка: сразу брать натёртые предметы рукой. Заряд может частично уйти через тело человека, поэтому взаимодействие станет слабее; касание кажется безвредным, ведь предмет не меняет внешний вид. Проверь себя: после натирания держи палочку за участок, которого не касались тканью, и сравни результат с опытом, где её трогали.
Ошибка: делать вывод по одному неудачному наблюдению. Влажность, грязь, сквозняк или большая масса предметов могут скрыть слабое движение, поэтому опыт не всегда удаётся с первого раза. Проверь условия, возьми чистые лёгкие предметы и повтори сближение несколько раз.
Ошибка: думать, что трение создаёт заряд из ничего. Это представление возникает потому, что после натирания тела впервые начинают заметно взаимодействовать. На самом деле заряд перераспределяется между телами; проверь себя, вспомнив, что при трении заряжаются оба соприкасающихся предмета, хотя и по-разному.
Для этой работы пригодятся знания о массе, движении и действии сил: под действием взаимодействия тело может изменить положение. Также нужно уметь сравнивать результат опыта с его условиями, чтобы отличить наблюдение от догадки. Позже электрические явления помогут изучать электрическое поле, проводники и диэлектрики. Наблюдения о зарядах пригодятся при объяснении работы электроскопа, статического электричества и мер безопасности во время грозы.
Почему тела электризуются именно при трении?
При трении поверхности тел тесно соприкасаются, и часть электрического заряда перераспределяется между ними. Одно тело получает избыток заряда, а другое — недостаток. Трение помогает этому переходу, но заряд не возникает из ничего.
Как узнать, что тело наэлектризовано?
Поднеси его, не касаясь, к лёгким предметам, например к мелким кусочкам бумаги. Их движение к телу может указывать на электрическое взаимодействие. Для более уверенного вывода наблюдай опыт несколько раз и исключи сквозняк.
Почему одинаково натёртые палочки отталкиваются?
При натирании одинаковых палочек одной тканью они обычно получают заряды одного знака. Одноимённые заряды отталкиваются, поэтому подвешенные палочки расходятся. Проверять это нужно без касания палочек друг другом.
Почему заряженная палочка притягивает кусочки бумаги?
Заряженная палочка вызывает небольшое перераспределение зарядов внутри кусочка бумаги. Ближе к палочке оказывается заряд, который притягивается сильнее, чем отталкивается более далёкая часть. Поэтому лёгкая бумага движется к палочке, хотя до опыта не была наэлектризована.
Можно ли проводить такой опыт во влажном помещении?
Можно, но наблюдать результат будет труднее. Влага на поверхностях и в воздухе помогает заряду быстрее уходить, поэтому притяжение или отталкивание может стать слабым. Для ясного результата лучше выбрать сухое помещение и чистые предметы.
Лабораторная работа № 17 «Наблюдение взаимодействия наэлектризованных тел»
