Исследование явления электризации.

Работа 7.
Исследование явления электризации.
Повторить §38, § 39 (под редакцией А.А. Пинского «Физика 10»); §86-89 (Мякишев, Буховцев, Соцкий «Физика-10»)
Цель работы:
1)Изучить явление электризации. 2) Научиться измерять
электрические заряды с помощью цифрового датчика.
Электризация тел происходит при их непосредственном контакте. Макроскопическое
тело заряжено в том случае, если оно содержит избыточное количество элементарных
частиц с одним знаком заряда. Отрицательный заряд тела обусловлен избытком электронов по сравнению с протонами, а положительный заряд – их недостатком.
Для того чтобы получить электрически заряженное макроскопическое тело, или, как
говорят, наэлектризовать его, нужно отделить часть отрицательного заряда от связанного
с ним положительного. Проще всего это сделать с помощью трения. При трении можно
обеспечить хороший контакт между поверхностями соприкасающихся тел. В результате
часть электронов с одного тела переходит на другое. При электризации трением оба тела
приобретают равные по модулю, но противоположные по знаку заряды.
В этой работе вам предлагается определить знаки зарядов у нескольких пар различных
тел, наэлектризованных при контакте друг с другом, а также исследовать электризацию
двух одинаковых тел и определить заряд каждого из них.
Определение знака заряда тела будет проводиться с помощью датчика электрического
заряда.
Выполнение работы.
Оборудование: 1) УИОД 2) ПО LabQuest App 3)Датчик электрического заряда
(электрометр) 4) Пластмассовая трубочка (трубочка для коктейля) 5) Монета
6)
Клейкая лента (скотч) 7) Два пластмассовых пинцета 8) Пластмассовая расчѐска 9)
Штатив металлический с муфтой и лапкой 10) Стеклянная палочка и шѐлк 11) Изолирующая подставка
1. Ознакомьтесь с общими правилами техники безопасности при проведении практических работ в кабинете физики. Прочитайте внимательно инструкцию и подготовьте
таблицы для записи результатов.
2. Соберите экспериментальную установку. Простейшая установка представляет
собой проводящий элемент на изолирующей подставке, к которому подсоединяется зажим
датчика электрического заряда. Если нет других указаний, то прикрепите с помощью
клейкой ленты пластмассовую трубочку к монете. Подсоедините красный зажим датчика
к монете, а чѐрный контакт– к массивному металлическому штативу.
3. Подключите датчик к УИОД. Выберите в меню Файл пункт Новый. Если всѐ
сделано правильно, датчик определится автоматически, и на экране устройства вы увидите показания датчика.
4. Обнулите показания датчика электрического заряда, для этого нажмите и удерживайте несколько секунд кнопку установки нуля Reset на корпусе датчика. Также необходимо соединить красный и черный провод датчика и удерживать так несколько секунд.
При наличии остаточного заряда на монете выберите в меню Датчики пункт Ноль. Эту
процедуру необходимо выполнять перед каждым новым измерением электрического заряда.
1
Частоту замеров при проведении эксперимента не изменяйте (она установлена 10
измерений в секунду), Время эксперимента 15 с.
Опыт 1: со стеклянной палочкой.
5. Подготовьте стеклянную палочку и бумагу или шѐлк.
Перед электризацией исследуемого тела надо разрядить его, слегка коснувшись
всей его поверхности рукой. Не дотрагивайтесь руками до стеклянной палочки после еѐ
электризации!
Потрите бумагой или шѐлком стеклянную палочку. При этом палочку нужно либо
зажать пинцетом, либо держать с помощью коврика.
Внимание! Для снятия остаточного заряда с вашей одежды и обуви можно использовать антистатические браслеты или браслеты из фольги, заземлѐнные с помощью проводников.
Медленно поднесите стеклянную палочку к монете, не касаясь еѐ, а потом медленно удаляйте ее от монеты, и пронаблюдайте за показаниями датчика. Удалите тело от монеты, пронаблюдайте за показаниями датчика. Затем коснитесь палочкой монеты.
Запишите максимальный заряд стеклянной палочки в таблицу 1. Единица измеряемого заряда nС означает нКл (10–9 Кл).
6. Проведите этот эксперимент трижды. Значение заряда, полученное в эксперименте, будет каждый раз отличаться от предыдущего. Обратите внимание на знак заряда,
его тоже необходимо занести в таблицу.
Опыт 2: с расчёской.
7. В опыте 2 используйте в качестве тела для электризации свою пластмассовую
расчѐску. При расчѐсывании волос пластмасса заряжается отрицательно. Убедитесь, что
пластмасса при взаимодействии с волосами заряжается отрицательно.
Перед проведением каждого нового исследования не забывайте обнулять показания датчика электрического заряда. Перед электризацией исследуемого тела надо разрядить его, слегка коснувшись всей его поверхности рукой.
Опыт 3: с клейкой лентой (скотчем).
8. Наэлектризуйте две одинаковые полоски скотча (размером 1 × 5 см каждая). Для
этого плотно прижмите липкую сторону одной полоски к гладкой стороне другой, слегка
проведите по ним пальцами, поднесите слипшиеся полоски к монете, чтобы убедиться,
что на них нет заряда. Возьмите полоски за концы с помощью пластмассового пинцета и
разведите их.
9. Поднесите одну из наэлектризованных полосок к монете и несколько раз проведите ею по всей поверхности монеты. Занесите в таблицу отчѐта значение электрического
заряда. Выполните подобный опыт с другой наэлектризованной полоской. Перед проведением измерений не забывайте обнулять показания датчика электрического заряда.
10. Повторите работу по пп. 8, 9, не обнуляя показания датчика электрического заряда перед проведением опыта со второй полоской. Измерьте суммарный заряд электризации и занесите его в таблицу.
11. Ответьте на контрольные вопросы.
12. Сделайте вывод и заполните бланк отчѐта.
Дополнительные задания (используйте программу Logger Pro)
1.
Проведите эксперимент по определению числового значения и знака заряда,
который появляется на надутом воздушном шаре при трении его о волосы. Проверьте с
помощью датчика электрического заряда, одинаковый ли заряд будет на любой точке поверхности заряженного шарика?
2
2.
Соберите «электрический маятник». Для этого оберните бумажный экран с
одной стороны полоской фольги размером 15 × 8 см и установите экран в держателях.
Гильзу из фольги подвесьте между экраном и наэлектризованной палочкой. Прикрепите
датчик электрического заряда к экрану и пронаблюдайте, что будет происходить с зарядом при колебаниях гильзы и соударениях с палочкой и экраном. Проведите необходимы
измерения с помощью используемого в работе оборудования для того, чтобы можно было
графически изобразить зависимость электрического поля от расстояния до его источника.
С помощью ПО распечатайте получившийся график.
Контрольные вопросы.
1.
2.
ментально.
Как можно наэлектризовать тело?
Можно ли наэлектризовать бумагу о бумагу? Проверьте свой ответ экспери-
3.
Можно ли наэлектризовать трением какой-нибудь проводник, например,
медный стержень? Если да, то каким образом?
4.
При соприкосновении тела электризуются. Объясните явление. Почему такую электризацию обнаружить труднее на опыте, чем электризацию трением.
5.
Как можно обнаружить электризацию тела?
Задачный минимум: О.Ф. Кабардин и др. «задачник 9-11 кл.» № 9.1,
9.6, 9.7
3