Статическое электричество

Кадр 1

Электрический заряд — количественная мера способности тела к электромагнитным взаимодействиям. Заряд какого тела больше?

Кадр 2

Величина заряда электрона является наименьшей в природе. Её впервые измерили Р. Милликен (1908—1914 гг.) и А. Иоффе (1912 г.).

Кадр 3

Капельки масла при распылении электризуются и попадают в электрическое поле. Какие силы действуют на каплю? Как определить её заряд? Какова роль рентгеновской установки? Опыты показали, что изменение заряда капли всегда кратно величине е=1,6·10⁻¹⁹ к. Это и есть величина заряда электрона.

Кадр 4

Электроны, протоны и нейтроны образуют электрически нейтральные системы — атомы и молекулы.

Кадр 5

Большинство тел в обычном состоянии электрически нейтральны: число электронов и протонов в них одинаково.

Кадр 6

Процесс передачи заряда от одного тела к другому или смешение зарядов внутри данного тела и есть его электризация. При этом алгебраическая сумма зарядов в изолированной системе остаётся постоянной (закон сохранения заряда).

Кадр 7

Закон взаимодействия двух неподвижных точечных зарядов опытным путём установил французский учёный Кулон (1875 г.). F = 1 / 4π εε₀ • q₁ q₂ / R² Рисунок крутильных весов (из работы Кулона).

Кадр 8

Картины полей, образованные семенами травы в изолирующей жидкости вокруг стержней с равными разноймёнными (а) и одноимёнными (б) зарядами, взаимодействие электрических зарядов ощущается посредством особого вида материи-электрического поля. Поля неподвижных зарядов называют электростатическими.

Кадр 9

вокруг заряженной металлической пластины (в), двух параллельных пластин с равными и противоположными зарядами (г).

Кадр 10

Для данной точки поля отношение силы, действующей на пробный заряд, к его величине есть величина постоянная. Она характеризует поле и называется напряжённостью.

Кадр 11

Напряжённость поля нескольких зарядов равна геометрической сумме напряжённостей полей этих зарядов (принцип суперпозиции).

Кадр 12

II. Вещество в электростатическом поле. а) Проводники в электростатическом поле. Электростатическое поле не проникает внутрь проводника. Силовые линии вокруг проводника в электрическом поле Внутри проводника Q=0, E=0

Кадр 13

Почему для снятия биопотенциалов высокочувствительные электронные приборы вместе с больным помещают в кабину, окружённую со всех сторон частой металлической сеткой?

Кадр 14

Почему животные в металлических клетках не испытывают электрического удара, хотя клетки получа́ют огромные заряды? Опыты по электричеству, XVIII век.

Кадр 15

Распределение плотности заряда на поверхности проводника можно исследовать с помощью электроскопа и пробного шарика. Наибольшую плотность заряда имеет на остриях и наименьшую на вогнутостях.

Кадр 16

Диполи полярных диэлектриков под действием электрического поля располагаются параллельно силовым линиям поля. Но полной ориентации препятствует их тепловое движение. Ориентационный эффект возрастает при увеличении напряжённости поля и уменьшении температуры диэлектрика.

Кадр 17

Если внести неполярный диэлектрик в электрическое поле, происходит смещение центров отрицательных зарядов электронных оболочек атомов относительно ядер (электронная поляризация). Она возрастает при увеличении напряжённости поля и не зависит от температуры диэлектрика.

Кадр 18

В ионных кристаллах, помещённых в электрическое поле, положительные и отрицательные ионы смещаются в противоположные стороны (ионная поляризация).

Кадр 19

Связанные заряды всех поляризованных диэлектриков создают собственное электрическое поле, силовые линии которого направлены против линий внешнего поля. Поэтому диэлектрическая постоянная ε всегда больше единицы.

Кадр 20

Между заряженными грозовыми тучами и поверхностью Земли образуется мощное электростатическое поле, электризующее особенно сильно высокие здания, трубы, деревья. В результате может произойти пробой воздушного диэлектрика—молния. Какова в этом случае роль металлического острия? Укажите на рисунке безопасное пространство.

Кадр 21

Особый вид диэлектриков – сегнетоэлектрики. Они состоят из доменов (областей самопроизвольной поляризации). При отсутствии внешнего электрического поля направление поляризации в доменах различно, и кристалл в целом не поляризован.

Кадр 22

В электрическом поле происходит ориентация доменов. Пользуясь графиком, объясните зависимость ε=f(E), где E — напряжённость внешнего поля.

Кадр 23

Работа сил электростатического поля при перемещении заряда не зависит от формы пути. Она определяется начальным и конечным положениями заряда (докажите, что Аbcd = Авд). Следовательно, электрическое поле является потенциальным. Чему равна Аbcd?

Кадр 24

Отношение потенциальной энергии заряда к его величине в данной точке электростатического поля не зависит от величины заряда. Значит, оно может быть взято за энергетическую характеристику поля в этой точке и называется потенциалом.

Кадр 25

Разность потенциалов между двумя точками электростатического поля равна работе по перемещению единичного положительного заряда из одной точки в другую, взятой с обратным знаком. Поверхность, для всех точек которой разность потенциалов равна нулю, называется эквипотенциальной. Укажите эквипотенциальные линии.

Кадр 26

Здесь изображена сетка силовых и эквипотенциальных линий электростатического поля Земли у вершины Александрийской колонны на Дворцовой площади в Ленинграде.

Кадр 27

Для измерения разности потенциалов можно применить зонд. Каково назначение его острия?

Кадр 28

Зависимость потенциала поля заряженного проводящего шара от расстояния r показана на графике. Эти потенциалы во всех точках плоскости, проходящей через центр шара, представляются в виде потенциального «холма».

Кадр 29

Какие графики характеризуют напряжённость и потенциал поля точечного заряда, заряженной проводящей сферы, заряженного конденсатора?

Кадр 30

IV. Статическое электричество служит людям Электростатический генератор на 5 млн. в. Статическое электричество используется в высоковольтных генераторах Ванде-Граафа. Искровые заряды на генераторе.

Кадр 31

Бесконечной непроводящей ленте передаётся заряд, который переносится внутрь металлической сферы. Там заряд снимается и переходит на внешнюю поверхность сферы, заряжая её до высоких потенциалов.

Кадр 32

Демонстрация пьезоэффекта. В некоторых полярных кристаллических диэлектриках при упругой деформации возникают связанные заряды. Это явление (пьезоэффект) используется в датчиках деформаций, звукоснимателях, микрофонах и т. д.

Кадр 33

Широкое применение в электронике, электротехнике и многих других областях находят конденсаторы. Бумажный конденсатор состоит из двух полосок алюминиевой фольги «Ф», изолированных друг от друга лентой пропарафиненной бумаги «П».

Кадр 34

Керамические конденсаторы представляют собой керамические пластинки или трубки с обкладками из тонкого слоя металла. Благодаря малым размерам они незаменимы в радиоаппаратуре на транзисторах.

Кадр 35

Диэлектриком в электролитическом конденсаторе служит очень тонкая плёнка окисла, образованная на алюминиевой ленте-обкладке. Между лентами-обкладками находится слой бумаги, пропитанный электролитом. Почему данный тип конденсаторов обладает большой ёмкостью и полярностью?

Кадр 36

Перенос заряженных частиц в электростатическом поле используется для электроокрашивания. Краска подаётся через шланг «А» на прорезь в днище чаши «Б».

Кадр 37

Быстровращающимся электродом–чашкой, подключённым к источнику высокого напряжения 70–100 кВ, краска распыляется. Частицы заряжаются, перемещаются по силовым линиям поля и осаждаются на поверхности окрашиваемой детали.

Кадр 38

Статическое электричество используется в электрофотографии. Электрофотографические аппараты служат для быстрого размножения чертежей, графиков и печатного текста.

Кадр 39

Схема получения электрофотографического изображения Формирование электростатического изображения происходит на полупроводниковом слое.

Кадр 40

Большая напряжённость электрического поля вблизи положительной иглы используется в ионных микропроекторах. Положительные ионы гелия отталкиваются от иглы, устремляются к флуоресцирующему экрану и воспроизводят картину расположения атомов на поверхности иглы.

Кадр 41

С помощью этого прибора изучают атомную структуру вещества, определяют работу выхода и т. д. Светящиеся точки экрана соответствуют отдельным атомам на поверхности иглы.

Кадр 42

Электростатические фильтры очищают воздух от пыли, сажи, кислотных и щелочных паров. Вблизи электрода воздух ионизируется. Тяжёлые озононы захватывают частицы пыли, сажи и оседают в трубе.

Кадр 43

В лечебных целях применяется статический душ. Около остриёв головного электрода образуются аэроионы. Они положительно действуют на нервные окончания в области головы, шеи и слизистой оболочки носоглотки.

Кадр 44

В высотном аэроионизаторе ионный поток возникает на нескольких остриях, находящихся под высоким отрицательным потенциалом.

Кадр 45

Большой прочностью на пробой обладает фарфор. Поэтому, его используют в системах с очень высоким напряжением.

Кадр 46

Воздушный выключатель на напряжение 330 квт «сторожит» высоковольтные линии электропередач. В случае замыкания такой выключатель почти мгновенно сработает и предохранит линию от разрушения.

Кадр 47

Назовите фамилии учёных и их открытия в области статическаго электричества.

Кадр 48

КОНЕЦ Диафильм сделан по заказу Министерства просвещения СССР Автор Н. Шмаргун Художник Н. Дунаева Художественный редактор В. Иванов Редактор В. Чернина Студия «Диафильм» Госкино СССР, 1974 г. 101000, Москва, Центр, Старосадский пер., д. № 7 Д-323-74 Цветной 0-30