Пояснення електричних явищ
Вам уже відомо, що всі тіла складаються з атомів. В кожному атомі кількість протонів і число електронів однаково, тому в звичайних умовах загальне число електронів в будь-якому тілі дорівнює загальній кількості протонів в ньому. Всі електрони однакові, і кожен з них має найменший негативний заряд. Всі протони також однакові, і кожен має позитивний заряд, рівний заряду електрона.
Отже, сума всіх негативних зарядів в тілі дорівнює за абсолютним значенням сумі всіх позитивних зарядів, і тіло в цілому не має заряду. Воно електрично нейтрально.
Якщо ж нейтральне тіло придбає електрони від якого-небудь іншого тіла, то воно отримає негативний заряд. Таким чином, тіло заряджене негативно в тому випадку, якщо воно володіє надмірною, порівняно з нормальним, числом електронів.
А якщо нейтральне тіло втрачає електрони, то воно отримує позитивний заряд. Отже, тіло має позитивним зарядом, якщо у нього недостатньо електронів.
Таким чином, тіло електризується, т. Е. Отримує електричний заряд, коли воно набуває або втрачає електрони.
Коли ебонітову паличку труть про шерсть, то вона заряджається негативно, а шерсть при цьому – позитивно. Це пояснюється тим, що при терті електрони переходять з вовни на ебоніт, т. Е. З того речовини, в якому сили тяжіння електронів до ядра атома менше, на те речовина, в якому ці сили більше. Тепер в ебонітовою паличці буде надлишок електронів, а в шматку вовни – недолік.
Як показує досвід, заряди вовни та ебонітовою палички рівні за абсолютним значенням. Адже скільки електронів пішло з вовни, стільки ж їх додалося на ебоніті. Значить, при електризації тіл заряди не створюються, а тільки розділяються. Частина негативних зарядів переходить з одного тіла на інше. Експериментально встановлено, що при електризації тіл виконується закон збереження електричного заряду.
Алгебраїчна сума електричних зарядів залишається постійною при будь-яких взаємодіях в замкнутій системі q1 + q2 + q3 + … + qn = const, де q – електричний заряд.
Замкнутої вважають систему, в яку ззовні не входять і не виходять назовні електричні заряди.
Знаючи будову атома, можна пояснити існування провідників і діелектриків. В атомах електрони перебувають на різних відстанях від ядра (див. Рис. 40, в, ядро літію), віддалені електрони слабкіше притягуються до ядра, ніж ближні. Особливо слабо утримуються видалені електрони ядрами металів. Тому в металах електрони, найбільш віддалені від ядра, залишають своє місце і вільно рухаються між атомами. Ці електрони називають вільними електронами. Ті речовини, в яких є вільні електрони, є провідниками.
За допомогою провідника – металевого стержня – з’єднаємо незаряджений електроскоп з негативно зарядженим. Вільні електрони стрижня опиняться в електричному полі зарядженого електроскопа і прийдуть у рух у напрямку до НЕЗАРЯДЖЕНИМ електроскопа. В результаті і цей електроскоп зарядиться негативно (рис. 41). У ебоніті, гуми, пластмаси та багатьох інших неметалах електрони міцно утримуються в своїх атомах і не можуть рухатися в електричному полі. Тому такі речовини є непроводниками, або діелектриками.
Знання про електрон і будову атома дозволяють пояснити явище тяжіння ненаелектрізованних тіл до наелектризованим. Чому, наприклад, притягується до зарядженої палички гільза, яку ми попередньо НЕ наелектризували? Адже ми знаємо, що електричне поле діє тільки на заряджені тіла.
Справа в тому, що в гільзі є вільні електрони. Як тільки гільза буде внесена в електричне поле, електрони почнуть рухатися під дією сил поля. Якщо паличка заряджена позитивно, то електрони перейдуть на той кінець гільзи, який розташований ближче до палички. Цей кінець зарядиться негативно. На протилежному кінці гільзи буде недолік електронів, і цей кінець виявиться зарядженим позитивно (рис. 42, а). Негативно заряджений край гільзи ближче до палички, тому гільза притягнеться до неї (рис. 42, б). Коли гільза торкнеться палички, то частина електронів з неї перейде на позитивно заряджену паличку. На гільзі залишиться нескомпенсований позитивний заряд (рис. 42, в).
Якщо заряд передають від зарядженої кулі до НЕЗАРЯДЖЕНИМ і розміри куль однакові, то заряд розділиться навпіл (див. Рис. 39). Але якщо другий, незаряджений куля більше, ніж перший, то на нього перейде більше половини заряду. Чим більше тіло, якому передають заряд, тим більша частина заряду на нього перейде. На цьому засновано заземлення – передача заряду землі. Земна куля великий у порівнянні з тілами, що перебувають на ньому. Тому при зіткненні з землею заряджене тіло віддає їй майже весь свій заряд і практично стає електрично нейтральним.
Питання
Поясніть електризацію тіл при зіткненні.
Чому при електризації тертям на тілах з’являються рівні за абсолютним значенням, але протилежні за знаком заряди?
Як передається гільзі заряд з тіла, наелектризованого негативно; позитивно?
Від чого залежить заряд, що переходить на ненаелектрізованное тіло при зіткненні його з наелектризованим тілом?
Чому при заземленні майже весь заряд тіла йде в землю?
Вправа 21
Чому можна наелектризована тертям ебонітову паличку, тримаючи її в руці, а металевий стрижень не можна?
При наливанні бензину корпус бензовоза за допомогою металевого провідника обов’язково з’єднують із землею. Навіщо це роблять?
Пластмасова лінійка, потерта вовняною тканиною, отримала негативний заряд. Надлишок або нестача електронів утворився на тканині?
(1 votes, average: 5.00 out of 5)