Какое свойство заряда позволяет измерять заряд электрометром

Устройство и принцип работы
электрометра

Электрометр — прибор
для обнаружения электрических зарядов и приблизительного определения их
величины.

1 — полый, проводящий шар
2 — металлический стержень
3 — металлический корпус
4 — пластмассовая пробка, вставленная в корпус
5 — стекло, закрывающие корпус с двух сторон
6 — металлическая стрелка
7 — непроводящая подставка

Электрометр позволяет определить, заряжено тело или нет.
Для это необходимо поднести тело к шару(1), и в случае если тело заряжено
стрелка отклонится.

Почему же стрелка отклоняется? Предположим, что тело
обладало отрицательным зарядом. Следовательно на теле был избыток
электронов. При соприкосновении с шаром, часть электронов переместилась на
электрометр. При этом шар стал отрицательно заряженным.

Поскольку шар(1) соединен со стержнем(2), а тот в свою
очередь со стрелкой(6), и все они являются проводниками, электроны
переместились на стержень и стрелку. Пластмассовая пробка(4) необходима для
изоляции системы шар, стержень, стрелка.

В результате стержень и стрелка получили одноименный
отрицательный заряд. Следовательно они будут отталкиваться и стрелка
отклонится. Причем, чем больше заряд тем больше отклонение стрелки.

Электрометр позволяет только оценить величину заряда, т.е.
сказать у одного тела заряд больше, чем у другого. С помощью электрометра
нельзя определить наличие маленького заряда, т.к. при малом заряде, силы
отталкивания, одноименных зарядов, будет недостаточно для отклонения
стрелки.

Почему стрелка возвращается в исходное положение, при
отсутствии заряда? Точка подвеса стрелки находится выше центра тяжести,
поэтому стрелка будет стремится принять вертикальное положение.

Электризация влиянием

Электризация влиянием — вид
электризации, происходящий в результате воздействия внешнего
электрического поля на вещество, в результате которого, происходит
перераспределение электрического заряда.

Поднесем положительно заряженную палочку к электрометру (заряд которого
равен нулю), но касаться электрометра не будем. Стрелка электрометра
отклонится. Почему это происходит, ведь мы не касаемся электрометра?
Воздух является хорошим диэлектриком и заряд не мог перетечь с палочки
на электрометр.

Поскольку стрелка, стержень и пар электрометра
являются проводниками, в них присутствуют свободные отрицательно
заряженные частицы — электроны. Когда мы подносим положительный заряд к
шару, свободные электроны будут притягиваться к этому заряду и
перемещаться на более близкое расстояние к заряду, в результате чего в
шаре окажется избыточный отрицательный заряд.

В нижней же части электрометра, т.е. в стрелке и нижней части стержня,
будет избыточный положительный заряд. Одноименные заряды будут
отталкиваться и стрелка отклонится.

Если палочку с положительным зарядом убрать, то
электрометр снова покажет нулевой заряд. Т.е. в результате
взаимодействия электрического поля положительно заряженной палочки,
внутри электрометра произошло перераспределение заряда и суммарный заряд
остался исходным (равным нулю).

WebPhysics.ru

Источник

alex KOT

Ученик

(139),
закрыт

4 года назад

Дополнен 8 лет назад

Виктория Шапорева

Ай молодец!
Вырезала и вставила кусок текста из энциклопедии, даже вникнув в суть вопроса.
Даже не знаю каким эпитетом тебя наградить за это.

Виктория Шапорева

Профи

(830)

8 лет назад

Правила хранения: беречь от ударов.
Устройство: электрометр представляет собой цилиндрический застекленный с обеих сторон металлический корпус, укрепленный на изолирующей подставке. Через изолирующую втулку внутрь корпуса проходит металлическая трубка, заканчивающаяся стержнем с установленной на нем стрелкой-указателем. Стрелка хорошо выделяется на фоне заднего матового стекла, на котором нанесена шкала с делениями. Для соединения проводником металлического корпуса электрометра с землей служит отверстие в верхней части подставки.
Принцип работы: электризуют палочку и заряжают ею электрометр. В результате отталкивания одноименных зарядов стрелка-указатель поворачивается на тот или иной угол в зависимости от величины сообщенного заряда.
При работе с электрометром следует иметь в виду, что при соприкосновении заряженной палочки со стержнем прибора электрический заряд переходит на стержень только с очень небольшого участка заряженной поверхности вокруг места соприкосновения. Поэтому для более эффективной передачи заряда не ограничиваются прикосновением, а несколько раз проводят палочкой по стержню, каждый раз поворачивая ее в руке. При передаче заряда с проводника достаточно одного прикосновения.
Работа с прибором: поднесение наэлектризованной палочки к незаряженному электрометру вызывает постепенное отклонение стрелки; при этом, чем ближе наэлектризованное тело, тем больше показания электрометра. Удаляют влияющий заряд и наблюдают нейтрализацию зарядов на электрометре. Из чего делают вывод, что палочка заряжена.
Чем больше заряд электроскопа, тем больше сила отталкивания стрелки и тем на больший угол она отклонится. Значит, по изменению угла отклонения стрелки электроскопа можно судить, увеличился или уменьшился его заряд и какой он величины. Заряжают электрометр прикосновением, например, от палочки из органического стекла так, чтобы угол отклонения стрелки был небольшим. Затем электризуют эту палочку и эбонитовую палочку и снова поочередно приближают их к электрометру, не касаясь его. При этом наблюдают, что от стеклянной палочки угол отклонения стрелки электрометра увеличивается, а от эбонитовой уменьшается. Таким образом определяют знак заряда. Зная, что угол отклонения стрелки увеличивается, если к предварительно заряженному электроскопу подносят одноименно заряженное тело. И угол отклонения уменьшается, если подносят тело противоположного знака заряда.

Светлана Бабко

Знаток

(411)

4 года назад

Этот прибор содержит две легкие металлические полоски. Одна из них может быть закреплена жестко, а вторая подвижная, или обе подвижные. Если прикоснуться к электрометру заряженным телом, на обеих полосках металла возникнут одноименные заряды, которые отталкиваются друг от друга. И подвижная полоска отклоняется.

Источник

ЭЛЕКТРОМЕТР (от электричество и греч. metron — мера, metreo — измеряю) , чувствительный электроизмерительный прибор для измерения малых значений напряжения, а также для обнаружения и измерения электрического заряда. Электрометр представляет собой металлический цилиндрический корпус, передняя и задняя стенки которого стеклянные. Корпус закреплен на подставке. Через изолирующую втулку внутрь корпуса сверху проходит металлическая трубка, заканчивающаяся стержнем с установленной на нем легкоподвижной стрелкой, отклонение которой определяется величиной заряда. Стрелка может вращаться вокруг горизонтальной оси. Внутри корпуса установлена шкала электрометра.
При соприкосновении заряженного тела со стержнем электрометра электрические заряды распределяются по стержню и стрелке. Силы отталкивания, действующие между одноименными зарядами на стержне и стрелке, вызывают поворот стрелки. В результате отталкивания одноименных зарядов стрелка-указатель поворачивается на тот или иной угол в зависимости от величины сообщенного заряда.
Для измерения разности потенциалов между проводниками один проводник соединяют со стержнем, другой проводник с корпусом электрометра. Жесткий металлический корпус является принципиально необходимой частью электрометра, отличающей его от электроскопа. Электрометр всегда измеряет разность потенциалов между его листками и корпусом.
Но электрометр представляет собой конденсатор, одним из проводников которого является стержень с листочками, а вторым — корпус. Так как в электрометре они закреплены, то емкость электрометра будет практически постоянной, что дает возможность измерять электрический заряд. Так как расхождение листков электрометра определяется полем между ними и корпусом прибора, т. е. разностью потенциалов U между ними, которая равна:
U = Cq, где С — емкость электрометра, являющаяся для данного прибора постоянной, то q — величина измеряемого заряда.
Таким образом, при помощи электрометра можно судить и о заряде, и о разности потенциалов. Проградуировав прибор либо в вольтах, либо в кулонах, можно проводить соответствующие измерения.

ЭЛЕКТРОСКОП, простейший демонстрационный прибор для обнаружения и измерения электрического заряда. Электроскоп состоит из металлического стержня (обычно с шариком на конце) , к которому снизу прикреплены один или два легких металлических листочка. Стержень вставлен внутрь стеклянного сосуда и закреплен с помощью пробки из изолирующего материала. Индикатором заряда являются легкие бумажные или очень тонкие алюминиевые листочки, прикрепленные к стержню.
Устройство электроскопа основано на явлении электрического отталкивания заряженных тел. При соприкосновении шарика электроскопа с заряженным телом к листочкам переходит часть заряда тела и они отталкиваются друг от друга (при одном листочке — от стержня) . Чем больше заряд электроскопа, тем больше сила отталкивания стрелки и тем на больший угол она отклонится. Таким образом, по изменению угла отклонения стрелки электроскопа можно судить, увеличивается или уменьшается его заряд и какой он величины. У электроскопа, в отличие от электрометра, нет металлического корпуса, поэтому заряд, помещенный на электроскопе, определяет разность потенциалов между стержнем электроскопа и окружающими телами.

Источник

Электроскоп — это устройство, предназначенное для определения наличия электронного заряда у взаимодействующих с ним наэлектризованных тел. Принцип работы этого устройства основан на правиле электростатики — одинаково заряженные предметы отталкиваются. Прибор можно встретить в кабинете физики в любой школе, или простейший макет легко сделать из подручных средств своими руками.

Общие сведения

Электроскоп нужен, чтобы измерять электрические заряды в рядом находящихся предметах. А также его использование позволяет определить полярность: положительная или отрицательная. Схема физического устройства проста, прибор состоит из металлического стержня, который заключен в стеклянную колбу.

На окончаниях находятся две тонкие алюминиевые или золотые пластины, снизу они соединяются. При этом конструкция закрывается изоляционной крышкой, а сверху торца находится специальная сфера, которая называется «коллектор».

Во время приближения электрически заряженного предмета к электроскопу находящиеся снизу устройства ламели имеют две реакции:

Если ламели отдаляются, это обозначает, что тело имеет такой же заряд, как электрометр.

Если они соединяются, это обозначает, что предмет имеет противоположный заряд.

Электроскопы позволяют определять, каково накопление электрического заряда, при этом они указывают знак полярности и ее интенсивности.

История создания

Впервые доклад об изобретении электроскопа написал физик и врач Вильям Гилберт, работавший в Великобритании при правлении Елизаветы Первой. Этот ученый также является «отцом» электромагнетизма за счет большого вклада в науку в XVII столетии. Он создал первое устройство в 1601 г. для углубления опытов с электричеством.

Первый прибор, который назывался версориум, представлял собой конструкцию, где металлическая иголка свободно вращалась на специальном пьедестале.

Конфигурация этого устройства сильно напоминала обычный компас, однако здесь была не намагниченная игла. Ее концы зрительно отличались между собой. Помимо этого, одно окончание имело отрицательный заряд, а второе — положительный.

Принцип работы был основан на импульсах, которые возникали на концах благодаря электромагнитной индукции. То есть с учетом того, какой стороной иголка располагалась максимально близко к предмету, реакция конца заключалась в том, чтобы отталкиваться или притягиваться к объекту.

В начале 1783 г. знаменитый физик из Италии Алессандро Вольта создал конденсационный электрометр, обладающий повышенной чувствительностью для определения электрозарядов.

Но самых больших успехов добился астроном и математик из Германии Иоганн Готтлиба, он изобрел золотой листовой прибор. Рисунок этого устройства напоминает конструкцию, которая используется в наше время. Оборудование имело стеклянный колокол со стальной сферой сверху. При этом последняя соединялась проводником с двумя тонкими золотыми листами. Пластины соединялись или расходились с учетом приближения электрического заряженного предмета.

Принцип работы

Электрометр — это прибор, который используется для выявления статического электричества около находящихся предметов, использует эффект соединения внутренних тонких металлических листов из-за электростатического притяжения. Статическое поле появляется на внешней части объекта за счет трения или происходящей нагрузки.

Устройство предназначается для определения наличия типа заряда с помощью переноса электронов с сильно заряженных участков на разряженные поверхности. Помимо этого, с учетом реакции пластин это позволяет определить величину электрического импульса предмета. Сфера, которая находится сверху прибора, является приемником заряда предмета изучения.

При приближении электростатически заряженного объекта ближе к устройству оно получит такой же электрозаряд от предмета. То есть, если подойти к объекту, который положительно заряжен, прибору передастся такой же заряд.

Если электрометр уже имел известный электрический импульс, можно увидеть следующее:

Если объект одинаково нагружен, металлические листы, находящиеся в устройстве, разойдутся.

И наоборот, если тело противоположно заряжено, стальные пластины будут между собой прочно соединены.

Металлические листы в приборе должны иметь легкий вес, чтобы их масса могла сбалансировать воздействие электрических сил отторжения. Так, если отодвигать предмет изучения от устройства, в пластинах снижается поляризация и они становятся в естественное положение («закрываются»).

Зарядка электроскопа

Наличие электрической зарядки прибора требуется для определения природы импульса исследуемого предмета, куда подносят оборудование. Если заряд электрометра предварительно не узнать, то не получится определить, является ли нагрузка на теле такой же либо она противоположна.

Перед зарядом оборудования оно должно находиться в нейтральном состоянии — быть внутри с одинаковым количеством электронов и протонов. Поэтому, перед тем как заряжать, необходимо установить устройство на пол и подключить электрометр к заземлению, так можно обеспечить нейтральность нагрузки прибора. Разрядку оборудования можно произвести, если прикоснуться к нему металлическим предметом.

Существует несколько способов зарядки прибора перед проведением испытаний:

По контакту. За счет прикосновения к принимающей сфере оборудования непосредственно предмета, заряд которого известен.

По индукции. Этот способ подразумевает зарядку электрометра без установления непосредственного контакта с прибором, то есть лишь во время приближения к предмету.

Сфера использования

Электрометры применяются, чтобы узнать, заряжен ли предмет электрически, и определить, какой у него заряд: положительный или отрицательный. Сегодня эти приборы используются в экспериментальной сфере, так можно наглядно показать обнаружение электрических импульсов.

Основные функции оборудования следующие:

Отличие типа заряда, который находится в заряженном предмете, с помощью оценки разъединения или соединения металлических листов с учетом изначального показателя в приборе.

Выявление заряда в близ находящихся предметах. Если устройство реагирует на приближение объекта, то это происходит из-за того, что тело заряжено.

Оборудование используется для определения количества ионов, которые находятся в воздухе. Это происходит за счет оценки быстроты зарядки и разрядки электрометра в изучаемом электрическом поле.

Оборудование применяется для определения излучения внешней среды при наличии радиоактивных веществ из-за этого же принципа электроиндукции.

Сейчас электрометры широко применяют в лабораториях в школах и институтах, чтобы показать ученикам разные уровни использования этого прибора в качестве устройства, которое контролирует электрический заряд.

Изготовление своими руками

Изготовить самостоятельно простейший электроскоп довольно просто. Требуемые детали легко купить, а сборка производится очень быстро.

Необходимые материалы:

герметичная пробка для закрытия банки;
непосредственно банка (сухая и чистая);
пассатижи;
медная проволока сечением 1,5 мм;
обычная фольга;
ножницы;
кусок шерстяного материала;
воздушный шарик.

Вначале нужно отрезать медную проволоку длиной около 25 см. Один ее конец сгибается в форме спирали. Он будет играть роль сферы приемника электрического заряда. Этот этап важен, поскольку спираль способствует передаче электронов от изучаемого объекта к электрометру из-за своей большой площади. Проделайте в пробке отверстие и проденьте проволоку. Сделайте L-образный изгиб снизу.

Обрежьте две пластины из фольги в виде треугольника длиной приблизительно 4 см. Главное, чтобы эти ламели были одинаковые. Удостоверьтесь, что они достаточного размера, чтобы не касаться внутренней поверхности банки. На проволоку крепят пластины через предварительно проделанные два отверстия в фольге.

Нужно постараться сделать скольжение ламелей максимально плавным. Закройте осторожно пробкой банку, чтобы треугольники не повредились и не испортили сборку.

Обе пластины должны находиться в контакте друг с другом при герметизации емкости. Если соединение отсутствует, то нужно изменить изгиб проволоки, пока ламели не будут соприкасаться между собой.

Особенности проверки работоспособности

Чтобы проверить работоспособность, можно использовать теоретические понятия, которые уже были описаны. Для этого необходимо выполнить следующее:

Удостовериться, что электрометр разряжен: для этого нужно коснуться его железным стержнем, чтобы устранить находящийся в приборе заряд.

Далее необходимо зарядить устройство, для этого нужно потереть воздушный шар о кусок шерстяной материи.

Поднесите шарик к медной спирали, так начнет происходить индукционная зарядка.

Смотрите за реакцией треугольников из фольги, они начнут отходить друг от друга, поскольку обе ламели имеют одинаковый заряд.

Не забывайте, что немаловажное значение для проводимости определенных предметов является состояние внешней среды. К примеру, если воздушная влажность увеличивается, то в этом случае некоторые объекты играют роль проводников.

Наглядно продемонстрировать это может молния. Поскольку она, как правило, наблюдается только в то время, когда льет дождь, то есть при повышенной влажности, соответственно, воздух может пропускать электрический заряд, хоть при солнечной погоде этого не происходит. Воздух является проводником только в том случае, если меняется влажность. Если это влияет на измерение, можно попробовать протестировать прибор в сухие дни.

ФизикаПравило Ленца – закон, формула

ФизикаВынужденные колебания — характеристика, условия возникновения и примеры

Источник