Взаимодействие наэлектризованных тел: как это объяснить на примере разных опытов?

Ещё древние греки заметили, что если потереть о кусок шерстяной ткани древнюю окаменевшую древесную смолу (янтарь), то он будет притягивать к себе многие предметы: пушинки, соломинки, волоски меха и пр. В 17 веке этот процесс начали изучать более детально, а современные дети до сих пор любят эксперименты с наэлектризованными телами.

История изучения явлений электризации

В начале 17 века подобные явления взаимодействия тел назвали электрическими, поскольку на древнегреческом янтарь звучал как «электрон». Появилось понимание того, что после натирания тела, которые начинают притягивать другие предметы, приобретают электрический заряд или наэлектризовываются. При натирании эбонитовой палочки о сукно притягивать клочки бумаги будет не только эбонит, но и ткань. Стало понятно, что взаимно электризуются оба предмета в паре.

Демонстрировать взаимодействие наэлектризованных тел могут самые разнообразные пары предметов: шёлковая ткань и стеклянная палочка, бумагу и пластинка из оргстекла, мех или сукно и эбонитовая палочка (каучук вулканизованный с серой).

Затем было установлено, что электрический заряд может перетекать с одного предмета на другой. Стоит им лишь коснуться друг друга, как часть заряда окажется на незаряженном до этого предмете, который также начнёт притягивать к себе ворсинки или кусочки бумаги.

Если потереть стеклянной палочкой об бумажный лист, и тут же поднести её к мелким бумажным кусочкам, то последние начнут притягиваться к стеклу. Также будет вести себя и тонкая струйка воды.

Разные виды зарядов («+» и «-»)

Свойством притягивать к себе предметы обладают совершенно все наэлектризованные тела. Причём по их притяжению нельзя определить, какой заряд приобрёл, например, эбонит, потёртый о мех, а какой стеклянная палочка, потёртая о шёлк, ведь оба наэлектризованных предмета в результате одинаково притягивают к себе кусочки бумаги. Значит ли это, что на предметах из разных материалов скапливаются одинаковые заряды?

Чтобы провести лабораторное наблюдение взаимодействия наэлектризованных тел, нужно взять пару эбонитовых палочек и наэлектризовать их об мех. Затем подвесить одну палочку за центр тяжести и приблизить к ней вторую палочку. Можно заметить, что теперь палочки будут отталкиваться. Ровно такой же результат получится, если вместо эбонита взять стеклянные палочки, а вместо меха шёлк. А вот если к наэлектризованной палочке из эбонита поднести наэлектризованную палочку из стекла, то они начнут притягиваться друг к другу. То есть, очевидно, что наэлектризованные предметы будут взаимно притягиваться или отталкиваться. Как объяснить взаимодействие наэлектризованных тел в данном случае?

Очевидно, что при электризации у эбонитовой палочки возникает другой заряд, нежели у стеклянной, что и подтверждают эксперименты.

Если к наэлектризованной эбонитовой палочке подносить различные наэлектризованные предметы (пластмассу, резину и т.д.), то одни будут отталкивать эбонит, а другие притягивать. Если эбонит и другой предмет отталкиваются, то последний имеет такой же отрицательный заряд, а если наблюдается притяжение предмета и эбонита, то у предмета присутствует положительный заряд. То есть, очевидно следующее:

• если тела имеют одинаковый заряд, то они отталкиваются;
• если у тел различные заряды, то они притягиваются.

Видео о взаимодействии наэлектризованных тел:

Электроскоп

Тела могут электризоваться не только путём трения. Получить заряд предмет может, если им коснуться другого заряженного предмета. Из металлической фольги можно сделать гильзу и подвесить её на шёлковой нити. Если к гильзе поднести наэлектризованный эбонит, то гильза вначале притянется к нему, но сразу же и оттолкнётся от палочки. То есть, при прикосновении к эбониту, гильза получила от него порцию отрицательного заряда. Это можно дополнительно проверить, если теперь поднести к заряженной отрицательно гильзе потёртую о шёлк стеклянную палочку – гильза сразу же притянется к стеклу с противоположным зарядом.

Подобные опыты наглядно демонстрируют, что предмет наэлектризован, то есть имеет избыточный электрический заряд. На этом явлении построена работа простейшего прибора – электроскопа, позволяющего наблюдать наличие заряда. С помощью электроскопа можно не только определить наличие электрического заряда, но и примерно определить его величину.

На рисунке внизу изображён простейший школьный электроскоп (прибор для обнаружения и измерения электрического заряда), в котором на пластмассовой оси закреплён металлический стержень с лепестками, и всё это находится в металлическом корпусе, который с двух сторон имеет остекление. Если поднести к незаряженному электроскопу заряженную эбонитовую палочку, то лепестки прибора разойдутся. Если к нему поднести ещё одно тело с зарядом того же знака, то лепестки электроскопа разойдутся ещё сильнее. Но если поднести к нему предмет, имеющий противоположный заряд, то угол между листочками станет меньше.

Таким образом, с помощью электроскопа можно понять, какой тип заряда несёт то или иное тело. По степени отклонения лепестков электроскопа можно оценить, стал ли его заряд больше или меньше, ведь чем больше заряд, переданный прибору, тем сильнее расходятся его лепестки. То есть электроскоп сильнее наэлектризован.

Где используется явление электризации?

Принцип взаимной электризации тел во время прикосновения используется в работе:

копировальных машин – ксероксов;
электрических фильтров, вылавливающих пыль и дым из воздуха;
при окраске предметов распылением мелкие частицы краски также электризуются, в результате чего прочнее и ровнее прикрепляются к окрашиваемой поверхности.

А Вы проводили опыты с наэлектризованными телами? Поделитесь своим мнением о взаимодействии наэлектризованных тел в комментариях.