Інформація для вчителів
Застосування
Металеві кульки маятника Ньютона
Досліджений у межах попереднього досліду стакан Фарадея здатний накопичувати, переносити й передавати іншим предметам як позитивний, так і негативний електричний заряд.
Цю здатність учні досі докладно досліджували в межах ручного перенесення заряду за допомогою індукційної пластини, закріпленої на поліпропіленовому стрижні.
Це перенесення електричного заряду можна «автоматизувати» за допомогою маятника. Металевий маятник може при цьому виконувати перенесення заряду самостійно, причому щонайменше один предмет (частково) розряджається.
Інша інформація для вчителів (1/2)
Попередні знання
Учні вже мають дослідити передавання електричного заряду між стаканом Фарадея, індукційною пластиною та електроскопом, щоб напрацювати базове розуміння перенесення заряду.
Принцип
Принцип перенесення заряду той самий, що й у дослідах за допомогою індукційної пластини. Проте завдяки коливальному руху металевого маятника передавання заряду тут відбувається здебільшого само собою.
Інша інформація для вчителів (2/2)
Навчальна мета
Учні усвідомлюють, що металевий маятник може самостійно виконувати перенесення заряду, причому щонайменше одне тіло частково розряджається.
Завдання
У цьому досліді учні мають переносити електричний заряд на інші предмети за допомогою маятника.
Для цього вони спершу складають установку з електроскопа, стакана Фарадея та маятника, а потім досліджують її поведінку.
Правила безпеки
Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Вказівки щодо складання та виконання:
Слід подбати про якомога сильніше заряджання стакана Фарадея, щоб рух маятника починався не лише за надто близького наближення. Маятник має звисати якомога нижче. Достатньо, якщо до стакана прилягає ще приблизно 10 мм маятника.
Інформація для учнів
Мотивація
Металеві кульки маятника Ньютона
Маятники - корисні предмети для багатьох (технічних) застосувань. Ними можна гасити коливання, приводити в дію годинники й багато іншого.
Але їх можна використовувати й у межах електротехніки. Наприклад, для автоматизованого перенесення електричного заряду з одного предмета на інший.
У наступному досліді ти докладніше дослідиш саме цю галузь застосування.
Завдання
У цьому досліді ти знову докладно розглянеш стакан Фарадея та його властивості, проте цього разу переноситимеш накопичений у ньому електричний заряд на інші предмети не вручну.
Для цього спершу склади електроскоп і закріпи на ньому стакан Фарадея з маятником.
Потім дослідь, наскільки маятник може допомогти тобі в перенесенні електричного заряду.
Обладнання
| Позиція | Обладнання | Артикул | Кількість | 1 | Електроскоп із металевою стрілкою | 13027-01 | 1 | 2 | Стакан Фарадея, d = 40 мм, h = 75 мм | 13027-03 | 1 | 3 | Стрижень, l=175 мм, d=10 мм, поліпропілен. | 13027-09 | 1 | 4 | Індукційна пластина, 30 мм x 60 мм | 13027-12 | 1 | 5 | Пара маятників для електростатики | 13027-15 | 1 |
|---|
Додаткове обладнання
| Позиція | Обладнання | Кількість |
|---|---|---|
| 1 | Сухий шорсткий папір | DIN A4 |
Складання (1/2)
Склади електроскоп. Стрілка має висіти вертикально (один бік трохи довший і тому мінімально важчий), ні за що не зачіпаючись, вісь лежить у виїмці.
Потім обережно, обертальним рухом, встав стакан Фарадея у верхній отвір електроскопа, доки дно стакана не матиме контакту з електроскопом.
Складання (2/2)
Складання електроскопа
Тепер повісь пару маятників через край стакана: один маятник як противага перебуває в стакані, другий вільно звисає зовні.
Зовнішнє тіло маятника має звисати так низько, щоб до стакана Фарадея прилягало ще саме близько 10 мм від нього, як показано на рисунку поруч.
Виконання (1/2)
- Заряди поліпропіленовий стрижень, енергійно потерши його папером. Потім заряди стакан Фарадея потертим поліпропіленовим стрижнем, проводячи ним уздовж і обертаючи його.
- Повторюй заряджання, доки стрілка електроскопа не стане на повне відхилення.
Виконання (2/2)
Виконання досліду з коливним маятником
- Дуже повільно наближай індукційну пластину, яку тримаєш рукою за затискач, до маятника, що висить зовні.
- Індукційну пластину слід тримати якомога паралельно до маятника (див. рисунок).
- Спостерігай за маятником і стрілкою, особливо тоді, коли ти наблизив індукційну пластину на сантиметр чи менше.
- Утримуй індукційну пластину в цьому положенні, щойно помітиш щось особливе, щоб точно поспостерігати за процесом.
Протокол
Завдання 1
Питання
Завдання 2
Чи можеш ти пояснити цей процес своїми знаннями про перенесення заряду та сили між зарядами? Перетягни слова у правильні поля! Спочатку стакан Фарадея й тіло маятника перебувають в електричному контакті та заряджені ____. При наближенні пластини виникає ____, і на боці, оберненому до маятника, збираються ____ заряди. Через це ____ притягується до ____ й водночас відштовхується від ____. Унаслідок подальшого ____ маятник знову падає назад до стакана. Там він знову ____, і процес повторюється, доки стакан не буде здебільшого ____.
Завдання 3
Як змінюється положення стрілки і чому? Перетягни слова у правильні поля! Спочатку стакан Фарадея, а отже й ____, повністю заряджений негативно. Відповідно виникає ____, і ____ відхиляється повністю. При кожному коливанні маятника частина ____ передається з маятника на ____ й стікає через ____. Завдяки цьому щоразу невелика ____ відводиться від електроскопа, і відхилення стрілки ____ зменшується.