Ознакомление с содержанием тем ''Электродинамика'' (Электрическое поле. Законы постоянного тока. Электрический ток в различных средах) в программах базовой и профильной старшей школы, страница 4

Оборудование: 1) электрометры—2 шт., 2) кондукторы шаровые— большой и малый. 3) конденсатор разборный, 4) столик из ком­плекта демонстрационных динамометров, 5) электрофорная машина или высоковольтный выпрямитель, 6) пробный шарик на изолирующей ручке, 7) штативы изолирующие, 8) эбонитовая или стеклянная палочки, 9) кусочек меха.

          Для введения понятия об электроемкости удобно воспользо­ваться двумя электрометрами одинаковой чувствительности, предварительно проверенными и отрегулированными.

Опыт начинают с демонстрации одинаковой чувствительно­сти электрометров. Их соединяют проводником и заряжают од­новременно от наэлектризованной палочки. Затем на электро­метры надевают шаровые кондукторы: на один—большой, а на другой—малый. Корпуса электрометров заземляют. При этом шар, стержень и стрелка электрометра образуют одну из обкладок конденсатора, а изолированный от них корпус элект­рометра и земля—другую.

Зарядив банки электрофорной машины (делают несколько оборотов дисков), быстро переносят от нее пробным шариком одинаковые заряды на шаровые кондукторы (рис. 4). Для это­го достаточно по нескольку раз коснуться кондуктора машины пробным шариком и каждый раз вносить его внутрь шаров, ка­саясь их внутренней поверхности. Заряжать лучше сначала большой шар, а затем малый.

С увеличением заряда на шаре увеличивается и разность по­тенциалов, отмечаемая электрометром. Оказывается, что при одинаковых условиях для разных шаров эта разность потенциа­лов неодинаковая: один и тот же заряд сообщает большему ша­ру меньшую разность потенциалов, следовательно, его емкость больше.

После этого демонстрируют зависимость емкости одного и то­го же шара от близости расположения других проводников. Для этого достаточно к заряженному шару медленно приближать или удалять руку и следить за изменениями показаний элек­трометра.

В этом опыте вместо шаров на электрометры можно поме­стить металлические диски: на один—большой (от разборного конденсатора), а на другой—малый (съемный столик из ком­плекта демонстрационных динамометров). Разность в емкости будет больше, и поэтому показания электрометров становятся более выразительными.

II.

Оборудование: 1) конденсатор разборный, 2) штативы изолирую­щие, 3) электрометр, 4) палочка эбонитовая или стеклянная с куском меха, 5) штатив универсальный, 6) провода соединительные, 7) линейка или метр демонстрационный.

Этот опыт должен служить экспериментальным обосновани­ем формулы плоского конденсатора:    ,    где S - площадь одной из пластин, l - расстояние между пла­стинами (толщина диэлектрика), е—диэлектрическая прони­цаемость диэлектрика, заполняющего пространство между пла­стинами, e₀ -  электрическая постоянная.

Собирают установку по рисунку 5. С помощью уравнитель­ных винтов на изолирующих штативах пластины конденсатора устанавливают параллельно друг другу и раздвигают на рас­стояние 2 - 3 см. К пластинам присоединяют электрометр.

Хорошо наэлектризованной палочкой заряжают пластину, соединенную со стержнем электрометра. Отклонение стрелки должно быть примерно до половины шкалы. Затем, не меняя расстояния между пластинами, сдвигают одну из них в сторону.

Обращают внимание учащихся на заметное увеличение пока­заний электрометра, что свидетельствует об уменьшении емко­сти конденсатора при уменьшении площади пластин, взаимно перекрывающих друг друга.      Снова возвращают пластину на место и наблюдают уменьшение показаний электрометра: ем­кость конденсатора увеличилась до первоначального значения.

После этого демонстрируют зависимость емкости конденса­тора от изменения расстояния между пластинами. Приближая или удаляя одну из пластин, следят за показаниями электромет­ра. Из наблюдений убеждаются, что емкость конденсатора из­меняется обратно пропорционально расстоянию между пла­стинами.

Затем, оставив расстояние между пластинами неизменным, вносят в промежуток между ними диэлектрики с различными диэлектрическими проницаемостями, например - пластины из органического стекла или эбонита. Наблюдая за показаниями электрометра, делают вывод об изменении емкости конденсато­ра при изменении диэлектрика.