Силова дія при електростатичній індукції (заряд-зображення)

Електростатична індукція у провідних тілах.

Електростатична індукція - це взаємодії, спричинені електрично зарядженими предметами або електричними полями, за яких за певних умов відбувається просторове зміщення зарядів або поляризація. Ці явища індукції істотно залежать від будови та матеріалу використаних тіл (провідники чи непровідники).

Як відомо, різнойменні електричні заряди притягуються, а однойменні відштовхуються. Явище силової дії може виникати також між зарядженими предметами та незарядженими провідниками. Саме цей особливий вид силової дії, зумовленої електричним зарядом, і мають дослідити учні.

Попередні знання

Учні вже мають знати й розуміти взаємодію між позитивно та негативно зарядженими тілами. Вони вже мають знати, що між зарядженими частинками існує силова дія і чому.

Принцип

Щоб між електрично зарядженими предметами виникла силова дія, обидва предмети не обов'язково мають бути зарядженими. Металеві предмети, наприклад, завдяки своїй будові часто є дуже добрими провідниками, і тому силова дія до зарядженого предмета з інших матеріалів може виникати також через електростатичну індукцію.

Навчальна мета

Учні мають зрозуміти, що електричні сили притягання можуть виникати також між електрично зарядженим ізолятором і незарядженим електричним провідником. Ці сили такої самої природи, як і між по-різному зарядженими ізоляторами, але пояснити їх можна лише зміщенням зарядів в електрично нейтральному провіднику.

Завдання

У цьому досліді учні мають дослідити силову дію між натертим поліпропіленовим стрижнем та ізольовано закріпленою незарядженою металевою пластиною.

Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.

Вказівки щодо складання та виконання:
Металева пластина має бути електрично нейтральною. Тому учнів слід окремо попередити, що пластину перед дослідом треба розрядити дотиком руки і що пластина не повинна торкатися підвішеного стрижня. У цьому досліді під час опрацювання результатів можна також обговорити, чому заряджений стрижень має висіти якомога більше впоперек до основи електроскопа (за невдалого підвішування він через дію індукції притягувався б до електроскопа). За потреби слід зазначити, що силова дія на підвішений стрижень була б такою самою, якби дзеркально за індукційною пластиною існував протилежний за знаком, але однаковий заряд, як той, що має стрижень (заряд-зображення). Це, утім, справджується лише тоді, коли використана пластина достатньо велика.

Електростатична індукція у провідних тілах.

Як ти вже вивчив, між електрично зарядженими предметами можуть діяти сили. Дія сили досі істотно залежала від виду заряду, тобто від того, чи два тіла заряджені однойменно, чи різнойменно. Як ти також знаєш, ці силові дії справджуються й для предметів із різних матеріалів (провідники та непровідники).

Але як воно з зарядженими предметами, які зводять із незарядженими предметами (тут - провідниками)?

Саме це явище й треба дослідити в цьому досліді.

У цьому досліді ти досліджуватимеш силову дію між натертим поліпропіленовим стрижнем та ізольовано закріпленою незарядженою металевою пластиною.

Для цього ти виконаєш такі кроки:

1. Наелектризуй поліпропіленовий стрижень.
2. Підвісь його на електроскопі.
3. Піднеси до стрижня незаряджену металеву пластину.
4. Потім піднеси до стрижня свій палець.
5. Спостерігай, що відбувається!

• Насади затискач на середину одного зі стрижнів.
• Наелектризуй один кінець поліпропіленового стрижня, енергійно потерши його папером.
• Підвісь стрижень на електроскопі, не торкаючись його / не розряджаючи. Він має висіти горизонтально й упоперек до основи електроскопа.
• Закріпи індукційну пластину на одному кінці другого стрижня. Стеж за тим, щоб пластина була розряджена / нейтральна. У разі сумніву розряди її дотиком руки.

Піднести індукційну пластину по черзі до незарядженого та до зарядженого кінця стрижня

• Піднеси індукційну пластину до незарядженого кінця підвішеного стрижня.
• Потім піднеси індукційну пластину до зарядженого кінця стрижня.
• Уважно стеж при цьому за поведінкою підвішеного стрижня.

Піднести індукційну пластину до стрижня