Момент сил взаимодействия стремится повернуть незаряженное тело в сторону наиболее устойчивого состояния. Наиболее устойчивым состоянием оказывается состояние, когда длина продолговатого тела будет ориентирована вдоль линии действия электрических сил (вдоль силовой линии).
Для демонстрации того, что под действием равнодействующей сил взаимодействия незаряженные тела притягиваются к заряженным, можно использовать легкие шарики (например, от настольного тенниса), расположенные на параллельных горизонтально ориентированных непроводящих стержнях, как показано на рисунке.
Если к 1 1 0 поднести наэлектризованную палочку 1 2 0, то шарик начнет двигаться в сторону палочки. Если при этом палочку перемещать в сторону направления скорости шарика, не давая возможности шарику коснуться палочки, то можно добиться значительного смещения шарика, видимого всей аудитории. Шарик 1 1 0может быть как непроводящим, так и с проводящим 1 0покрытием.
14
.
Для демонстрации действия момента сил на незаряженное тело удобно использовать тела продолговатой формы, подвешенные на нити, например горизонтально расположенные стержни. Такая установка обладает очень высокой чувствительностью.
Стержень 11 0, показанный на рисунке, может быть как металлическим, так 1 0и диэлектрическим. Если к концу стержня поднести наэлектризованную палочку 12 0, то стержень придет во вращательное движение относительно оси, совпадающей с нитью подвеса. Ближайший к заряженной палочке конец стержня будет двигаться в сторону палочки. Наблюдаемое явление в случае металлического незаряженного тела объясняется тем, что под действием электрического поля наэлектризованной палочки на поверхности этого тела индуцируются свободные заряды. На той стороне тела, которая обращена к палочке, возникают заряды противоположного по сравнению с зарядом палочки знака. На противоположной стороне возникают заряды того же знака, как и на палочке. Незаряженное тело становится диполем.
Известно, что на диполь, помещенный в однородное поле, действует только момент силы, стремящейся ориентировать диполь вдоль силовой линии. Если поле неоднородно (как в случае наэлектризованной палочки), то на диполь действует также отличная от нуля равнодействующая сила. Эта сила всегда направлена в сторону возрастания плотности энергии электрического поля, т.е. в сторону возрастания модуля напряженности поля │Е│.
В том случае, когда незаряженное тело является диэлектриком, на его поверхности под действием внешнего электрического поля также появляются заряды, но не свободные, а связанные, поляризованные. В результате диэлектрическое тело становится диполем.
3.1.7. Силовые линии электрического поля
Для наглядной демонстрации конфигурации электрического поля вблизи тел различной формы удобно использовать мелкие крупинки в жидком диэлектрике. Схема демонстрационной установки показана на рисунке.
15
.
В стеклянную кювету 1 1 0 наливается слой прозрачного машинного или касторового масла. В масло насыпают манную крупу. Промешивая стеклянной палочкой, добиваются равномерного распределения крупинок по кювете. Затем в масло погружают металлические электроды 1 2 0и
13 0, которые могут иметь различную форму.Электроды заряжаются от индукционной машины 1 4 0.Электрод, охватывающий цилиндрическую поверхность кюветы, заземлен. В электрическом поле крупинки группируются в цепочки, вытянутые вдоль силовых линий, и дают наглядное представление о конфигурации электрического поля.
Следует заметить, что форма отдельных крупинок близка к шарообразной. Поэтому изменение ориентации отдельных крупинок визуально обнаружить очень трудно. Если бы воздействие электрического поля на крупинки сводилось лишь только к изменению их ориентации, то наблюдение конфигурации электрического поля было бы невозможным.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.