Объяснение электрических явлений (Ерюткин Е.С.)

Введение

Электрические явления — одни из самых интересных и важных в физике. Они лежат в основе работы большинства приборов, которыми мы пользуемся каждый день: телефонов, компьютеров, ламп, телевизоров и даже автомобилей. Но прежде чем человечество создало современные электрические технологии, учёные долго наблюдали за необычными эффектами, возникающими при трении или соприкосновении различных тел.

Когда, например, стеклянную палочку натереть о шёлковую ткань, она начинает притягивать мелкие кусочки бумаги. Это простое наблюдение помогло открыть целый мир — мир электрических явлений. Люди заметили, что тела могут приобретать заряды, притягивать или отталкивать друг друга, и эти явления подчиняются определённым законам.

В этой статье мы разберём, как объясняются электрические явления, повторим свойства заряженных тел, рассмотрим опыты с бумажным султаном и металлической гильзой, а также узнаем, как взаимодействуют заряженные предметы и почему.

1. Повторение основных свойств заряженных тел

Чтобы понять природу электрических явлений, важно вспомнить основные свойства заряженных тел.

1. Электрический заряд — это физическая величина, характеризующая способность тела участвовать в электрическом взаимодействии. Заряды бывают двух родов — положительные и отрицательные.

2. Одноимённые заряды отталкиваются, а разноимённые — притягиваются.

3. Заряды могут передаваться от одного тела к другому при соприкосновении или трении.

4. В процессе электризации сохраняется общий заряд системы — действует закон сохранения электрического заряда.

5. Взаимодействие заряженных тел осуществляется не напрямую, а через электрическое поле.

Эти свойства лежат в основе всех электрических явлений, начиная от простых опытов со стеклянной палочкой и заканчивая сложными электрическими устройствами.

2. Взаимодействие бумажного султана со стеклянной палочкой

Чтобы наглядно продемонстрировать взаимодействие заряженных тел, можно провести интересный опыт с бумажным султаном.

Оборудование:

• лёгкий бумажный султан (полоски бумаги, закреплённые на тонкой игле, чтобы могли свободно вращаться);

• стеклянная палочка;

• шёлковая ткань.

Ход опыта:

1. Натри стеклянную палочку о шёлк — она зарядится положительно.

2. Поднеси палочку к бумажному султану.

Наблюдение:
Сначала султан притянется к палочке, но если коснуться его концом палочки — он начнёт отталкиваться. Почему?

Объяснение:
При прикосновении часть заряда с палочки переходит на султан, и тот приобретает заряд того же знака, что и палочка. А как известно, одноимённые заряды отталкиваются. Таким образом, в этом опыте можно наблюдать как притяжение, так и отталкивание тел в зависимости от их зарядов.

Этот опыт помогает понять, что тела могут не только притягиваться под действием электрических сил, но и отталкиваться, если заряжены одинаково.

3. Взаимодействие проводящей гильзы со стеклянной палочкой

Следующий опыт показывает, как ведут себя проводники при воздействии электрического поля.

Оборудование:

• металлическая (проводящая) гильза, установленная на изолирующей подставке;

• стеклянная палочка;

• шёлковая ткань.

Ход опыта:

1. Натри стеклянную палочку о шёлк — она снова зарядится положительно.

2. Поднеси её к металлической гильзе, не касаясь поверхности.

Наблюдение:
Гильза притянется к палочке, хотя между ними нет контакта. Если же убрать палочку, гильза вернётся в исходное положение.

Объяснение:
Происходит электростатическая индукция. Электрическое поле заряженной палочки вызывает перераспределение зарядов внутри металлической гильзы: электроны смещаются в сторону палочки, создавая на ближней стороне отрицательный заряд, а на дальней — положительный.
В результате между телами возникает сила притяжения.

Если теперь гильзу заземлить, а затем убрать палочку, на ней останется заряд. Этот опыт показывает, что проводники легко электризуются через влияние — под действием электрического поля, даже без прямого контакта.

4. Объяснение электрических явлений

Из наблюдений и опытов можно сделать несколько важных выводов:

• Электрические явления связаны с наличием и движением зарядов.

• При трении или соприкосновении тела обмениваются электронами, что вызывает появление зарядов.

• Электрические силы могут действовать на расстоянии, что объясняется существованием электрического поля.

• Проводники отличаются от непроводников тем, что в них заряды могут свободно перемещаться.

Эти закономерности позволяют объяснить, почему тела притягиваются или отталкиваются, как возникает молния, почему работают электрические приборы и как можно управлять электричеством.

5. Значение опытов и наблюдений

Простые опыты с бумажным султаном и металлической гильзой помогают школьникам наглядно увидеть явления, которые лежат в основе современной электротехники. Они показывают:

• как заряды появляются и взаимодействуют;

• как электрическое поле влияет на проводники;

• почему важна разница между проводящими и непроводящими материалами.

Наблюдая за такими опытами, можно понять, что даже самые сложные электрические процессы в природе и технике основаны на этих простых физических принципах.

Выводы

1. Электрические явления объясняются взаимодействием тел, имеющих электрические заряды.

2. Одноимённые заряды отталкиваются, разноимённые — притягиваются.

3. Электризация может происходить как при трении, так и через влияние (электростатическую индукцию).

4. Металлы и другие проводники способны перераспределять заряды внутри себя под действием внешнего поля.

5. Опыты с бумажным султаном и гильзой подтверждают существование электрических сил и электрического поля.

Вопросы для самопроверки

1. Что называется электрическим зарядом?

2. Какие бывают виды зарядов и как они взаимодействуют между собой?

3. В чём заключается процесс электризации?

4. Почему бумажный султан сначала притягивается к стеклянной палочке, а затем отталкивается?

5. Как объяснить взаимодействие металлической гильзы со стеклянной палочкой без их контакта?

6. Что такое электростатическая индукция?

7. Почему проводники ведут себя иначе, чем диэлектрики, при воздействии электрического поля?

8. Как можно доказать существование электрического поля?

9. Приведите примеры проявления электрических явлений в повседневной жизни.