Электричество и магнетизм: Лекционные демонстрации по физике, страница 9

Касаясь шариком  конической поверхности 1 "а" 0 вблизи вершины,  а затем электрометра, замечаем, что стрелка электрометра не отклоняется. Заряд на этой поверхности отсутствует. При переносе заряда с цилиндрической  части  поверхности  замечаем   отклонение  стрелки электрометра на некоторый угол.  При переносе заряда с поверхности

 1"с" 0 отклонение стрелки электрометра увеличивается.  Наибольшая поверхностная плотность зарядов наблюдается вблизи выступающих заостренных частей тела.

Следует заметить,  что шарик в этом опыте не должен быть очень большим, чтобы его емкость была во много раз меньше емкости  тела.

Кроме того,  ручка  должна быть целиком из изолирующего материала.

Если использовать шарик,  закрепленный на  металлическом  стержне, заканчивающемся изолирующей ручкой, то результаты опыта будут значительно искажены.

20

.

3.1.12. Электрическое поле заряженного металлического диска

Электрические заряды по поверхности  металлического диска распределяются неравномерно.  За счет кулоновского  отталкивания  наибольшая плотность  зарядов  будет наблюдаться на  краю диска, наименьшая - в центре диска.

Для демонстрации используется алюминиевый диск диаметром 35 см.

Диск располагается в вертикальной плоскости.  В точках 1 "а" 0, 1  "в" 0 и

 1"с" 0 подвешены полости алюминиевой фольги.  Если диск зарядить от индукционной машины,  то  полоски фольги отклонятся.

При этом отклонение полоски   1"в" 0  будет наименьшим.

Показать, что  поверхностная  плотность зарядов  в  центре  диска меньше, чем по краям, можно также методом, описанным в  п.3.1.11,  с помощью металлического шарика и электрометра. Касаясь шариком различных точек поверхности диска и перенося полученные заряды на электрометр, можно убедиться, что наименьшее отклонение стрелки электрометра наблюдается  при перенесении заряда из центра диска.  В центре диска наименьшая плотность зарядов и, следовательно, напряженность электрического  поля вблизи  центра диска также наименьшая. Электрическое поле заряженного металлического диска не является однородным.

3.1.13. Действие заряженного острия в воздухе.

Электрический ветер

На заостренных участках поверхности металлического заряженного тела поверхностная плотность заряда может быть  весьма  значительной. Соответственно и напряженность электрического поля вблизи такого участка может быть также весьма большой.  При этом происходит заметное стекание зарядов с острия и возникает электрический ветер.

Рассмотрим острие,  заряженное  положительным зарядом. Так как напряженность электрического  поля вблизи острия весьма высока, то такое поле вызывает ионизацию воздуха.  Отрицательные ионы (или электроны) притягиваются к положительному острию и переходят на

21

.

него. В результате положительный заряд острия уменьшается. Это дает основание говорить об утечке или стекании заряда с острия.

Между положительными  зарядами  острия и положительными ионами воздуха действуют силы отталкивания.  В результате этого возникает поток положительных ионов, направленный от острия. Движущиеся ионы увлекают за собой другие молекулы воздуха.  Возникает так называемый электрический ветер.

Рассмотрение отрицательного  заряженного  острия  также  приводит  к выводу о стекании зарядов и возникновении электрического ветра.

Электрический ветер можно  обнаружить в  опыте,  схема которого показана на рисунке.

С помощью  индукционной  машины  создается  электрическое поле между острием и плоским электродом. Между острием и плоскостью помещается зажженная свеча. Под действием ветра пламя свечи отклоняется.

3.1.14. Реактивные силы при истечении зарядов с острия

Вблизи острия ионы воздуха приобретают  скорость,  а  следовательно, и  импульс,  направленный  от острия.  На основании закона сохранения импульса такой же импульс, но в противоположном направлении должно получить острие. На острие должна действовать реактивная сила.Это можно продемонстрировать с помощью следующего устройства.  На  изолирующей  подставке  вертикально расположена игла,  на которую подобно магнитной стрелке в компасе опирается легкая металлическая пластина, как показано на рисунке.