Класс!ная физика



Электростатика. Электризация. Электростатические игрушки. Опыты

09.2017


ПРЫГАЮЩИЕ ШАРИКИ


По виду это обычная погремушка: пластмассовая прозрачная сфера на деревянной ручке, внутри пенопластовые шарики.

Погремушка — так себе, ничего особенного! Даже почти не гремит. Самое интересное начинается, когда ее потрясли и оставили в покое. Сначала шарики прилипли к стенке, а затем стали скакать, точно кто-то их все время подталкивает. Попрыгали — успокоились.

Но как успокоились?
Взлетели и парят в центре прозрачной сферы, не касаясь ее стенок. Силы тяжести нет и в помине! Проходит весьма длительное время, пока они опустятся на дно.


Вот что происходит в погремушке. Когда ребенок потряс ее, шарики потерлись о стенки, наэлектризовались. Знаки зарядов у шариков и у сферы разные, поэтому они к ней притянулись.

Но сфера по своим размерам больше шарика, потому и заряд она способна накопить больший. Через некоторое время противоположные заряды потекут навстречу друг другу и взаимно нейтрализуются, на сфере и шариках останутся заряды одинакового знака. Одноименные заряды, как известно, отталкиваются— вот и начнутся прыжки.

Правда, тут есть хитрость. Компания шариков будет весело прыгать лишь в том случае, если сумма их диаметров намного больше или намного меньше диаметра сферы. В этом случае заряды нейтрализуются лишь частично, и в оставшемся электрическом поле найдется энергия для прыжков. Если же суммы равны, то шарики лишь прилипнут к сфере, а потом упадут на дно.

Но вернемся к случаю, когда все пропорции соблюдены. Шарики стали прыгать, заряды на сфере растекаются равномерным слоем, а дальше начинается любопытный эффект, который получить нелегко. Рассмотрим, какие силы действуют на шарик, находящийся внутри одноименно с ним заряженной сферы. Здесь возможны разные случаи, в зависимости от того, что внутри.

Если ничего — вакуум, то сумма сил, действующих на заряженное тело со стороны всех зарядов, расположенных на сфере, в любой точке внутри нее равна нулю.

Но если внутри газ — все иначе. Молекулы его, грубо говоря, электризуются и начинают создавать собственное электрическое поле. Теперь на заряженное тело (одноименного знака со сферой) действуют силы, направленные и центру. Чем ближе к центру, тем они слабее и в центре равны нулю.

Поэтому достаточно легкие заряженные  тела   в   такой   погремушке зависают и парят до тех пор, пока сфера не разрядится.

Такую игрушку можно сделать самостоятельно. Найдите любую прозрачную погремушку и поместите в нее пенопластовые шарики. Их делают следующим образом. Берут упаковочный пенопласт и варят его в кипятке. Через 20—30 минут он распадается на шарики. Раскройте погремушку, засыпьте туда шарики и заклейте ее клеем для пластмассовых моделей. Конечно, вам придется поэкспериментировать, чтобы добиться вышеописанных эффектов.


ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЗАРЯДОВ



Вставьте пробку с иголкой в горлышко бутылки, причем острие иглы должно быть сверху. На острие установите стакан, а на нем ножницы. Наэлектризуйте расческу и поднесите к концу ножниц.



Они будут притягиваться к расческе. Приведите расческу в движение по окружности. За ней будут двигаться ножницы.

Почему?
Когда подносим наэлектризованную расческу к ножницам, на них наводятся заряды, которые взаимодействуют с зарядами поднесенного тела.Опыт можно повторить, заменяя ножницы линейкой, ложкой, карандашом, расческой и т. д.



ПРИЛИПШИЙ ШАРИК


Потрите газетой детский воздушный шар, поднесите к потолку и отпустите. Шар остается висеть у потолка и может находиться в таком положении сутками. Почему?

Наэлектризуйте два шара о газету. Подвесьте их на длинных нитях рядом. Почему они отталкиваются?

Наэлектризуйте один шар о газету, а второй — о кусок шерстяной материи. Подвесьте их на некотором расстоянии друг от друга. Почему они притягиваются?

Особенно хорошо видно их взаимодействие, если один из шаров катить по поверхности стола, то за ним катится и другой. Почему?


Источник: журн. "Юный техник"; Ф. Рабиза "Опыты без приборов"; Л.А. Горев "Занимательные опыты по физике"; Л.Гальперштейн "Забавная физика"





Устали? - Отдыхаем!

Вверх