Механізм електризації. Електроскоп
Процес передачі тілу електричного заряду називають електризацією.
Наприклад, під час тертя ебонітової палички об хутро паличка здобуває негативний заряд. З’ясуємо, яка причина утворення негативного заряду на ебонітовій паличці.
Знаючи будову атома, можна пояснити, що відбувається під час електризації тіл. Електрони, що перебувають на відстані від ядра, порівняно слабко втримуються ядром. Відокремившись від одного атома, ці електрони можуть приєднатися до іншого. Цим і пояснюється, що на одному тілі може утворитися надлишок електронів, а на іншому — нестача. У першому випадку тіло стає електрично негативним, у другому — позитивним. В електрично нейтральних тілах негативний заряд всіх електронів дорівнює позитивному заряду ядер атомів.
Ні позитивні, ні негативні заряди не створюються під час тертя.
Протягом електризації заряди не створюються, а тільки розділяються.
При цьому електризуються обидва тіла, здобуваючи заряди протилежних знаків.
Види електризації
Електроскоп та електрометр
Для виявлення наелектризованих тіл служать спеціальні прилади — електроскопи. Зовнішній вигляд приладу ви бачите на рисунку. Циліндричний корпус закритий склом. Усередину приладу вставлений металевий стрижень з легкорухоми- ми листочками. Від металевого корпуса приладу стрижень відділений пластмасовою втулкою. Якщо виступаючої частини стрижня торкнутися яким-небудь наелектризованим тілом, то листочки відхиляться одна від одної.
Якщо стрижня електроскопа торкнутися наелектризованим тілом, то стрижень і листочки одержать однойменні заряди й листочки почнуть відштовхуватися один від одного.
За кутом відхилення листочків можна судити про заряд електроскопа.
Існує ще один вид електроскопа — електрометр. У ньому замість листочків на металевому стрижні укріплена стрілка. Стрілка, заряджаючись від стрижня, відштовхується від нього на певний кут. На передній стінці корпуса електрометра розташована шкала, що показує величину заряду, що передається електрометру.
За здатністю проводити електричні заряди всі речовини умовно поділяють на:
Як відомо, метали, вода з розчиненими в ній солями, графіт є гарними провідниками. Тіло людини також проводить електрику. Це можна виявити шляхом досліду: доторкнутися до зарядженої кульки рукою — кулька відразу ж розрядиться.
Заземлення приладів та пристроїв
Якщо заряд передають від зарядженої кулі до незарядженої й розміри куль однакові, то заряд розділиться навпіл. Але якщо друга, незаряджена куля більша, ніж перша, то на неї перейде більше половини заряду. Чим більше тіло, якому передають заряд, тим більша частина заряду на нього перейде. На цьому засноване заземлення — передача заряду землі. Земна куля велика порівняно з тілами, що перебувають на ній. Тому при з’єднанні із землею заряджене тіло віддає їй майже весь свій заряд і практично стає електрично нейтральним.
Іншими словами, будь-яке заряджене тіло, якщо його з’єднати провідником із Землею, через певний час стає електрично нейтральним. Тіла, заряджені позитивно, одержать із землі необхідну кількість електронів, а із заряджених негативно тіл зайва кількість електронів перейде в землю.
Дослідники виявили цю властивість Землі набагато раніше, ніж була створена атомна теорія речовини, і вже понад 200 років використовують її на практиці. Технічний прийом, що дозволяє розрядити будь-яке заряджене тіло шляхом прикладання його до землі, називають заземленням.
У деяких випадках для збереження заряду на провіднику треба між землею й провідником поставити «бар’єр» у вигляді діелектрика. Такою комбінацією (провідник плюс бар’єр з діелектрика) є, наприклад, плоскогубці електромонтера з гумовими ручками.
Використання заземлення для захисту від блискавки
Іскорки, що пробігають під час вдягання й роздягання, і величезні блискавки — по суті одне й те саме явище.
Блискавка — це величне й грізне явище природи, що мимоволі викликає в нас почуття страху. Тривалий час людина не вміла пояснювати причин грозових явищ. Люди вважали грозу діянням богів, що карають людину за гріхи. Природу блискавки змогли пояснити після досліджень, проведених у XVIII ст. російськими вченими М. В. Ломоносовим і Г. Рихманом та американським ученим Б. Франкліним.
Пояснення М. В. Ломоносова було таким. У земній атмосфері повітря перебуває в постійному русі. Завдяки тертю висхідних і спадних повітряних потоків один об одного частинки повітря електризуються й, зіштовхуючись із крапельками води в хмарах, віддають їм свій заряд. Таким чином, у хмарах із часом накопичуються досить великі заряди. Вони й є причиною блискавок.
Ідея захисту від блискавки, запропонована Б. Франкліним, була дуже простою: змусити блискавку вдарити тільки в спеціально відведене місце. Усього сім років присвятив Франклін вивченню електрики. Головним підсумком цього захоплення й став блискавковідвід.
Блискавка переважно вдаряє в місця, що мають високу провідність. Так, ріка, сира глина, болотисті місця уражаються блискавкою частіше, ніж сухий пісок або кам’янистий ґрунт. Крім того, блискавка часто вражає віддалений окремий предмет, що стоїть на узвишші.
Відомо, що електричне поле концентрується поблизу вістря. Поблизу вістря й відбувається найчастіше розряд блискавки. Якщо розмістити металевий штир вище споруджень, з’єднати його за допомогою провідників із землею, то фактично ми одержимо блискавковідвід.
Такими конструкціями оснащені практично всі висотні будинки.
Що робити, якщо ви потрапили в грозу?
Якщо ви опинилися під час грози на відкритій місцевості й не маєте можливості сховатися в будинку або машині, то відходьте подалі від дерев, що ростуть окремо, і високих будівель. Уникайте пагорбів та інших узвищ. Перебувати під деревами, що ростуть купою, більш безпечно, ніж на відкритій місцевості. Якщо поблизу є канава, то ховайтеся в ній. Позбудьтеся металевих предметів. Якщо вам не вдалося знайти укриття, то присядьте навпочіпки й обхопіть руками коліна.
Перебувати в будинку під час блискавки загалом досить безпечно. Не варто тільки під час грози розмовляти по телефону, триматися за металеві труби, займатися ремонтом електропроводки.
Спробуй свої сили
