Электроскоп. Делимость электрического заряда

Электрический заряд можно передать от одного тела к другому. Для этого нужно коснуться наэлектризованным телом другого тела, и тогда часть электрического заряда перейдет на него. На рисунке 8, а изображен прибор, с помощью которого можно выяснить, наэлектризовано ли тело. Он называется электроскопом. В электроскопе через пластмассовую пробку, вставленную в металлическую оправу, пропущен металлический стержень, на конце которого подвешены два легких листочка. Оправа с обеих сторон закрыта стеклами.

Проведем наэлектризованной палочкой по стержню электроскопа. Листочки получат заряды одинакового знака (того, что был на палочке) и разойдутся (рис. 8, б). Угол расхождения листочков зависит от заряда, который был им сообщен. Чем больше этот заряд, тем сильнее они будут отталкиваться друг от друга и потому тем на больший угол они разойдутся. И наоборот, уменьшение угла расхождения листочков свидетельствует об уменьшении электрического заряда.

На рисунке 9 изображен другой прибор, называемый электрометром. Вместо листочков внутри его находится стрелка. При сообщении стержню А (или металлическому шару, надетому на этот стержень) заряда часть его (того же знака) переходит на стрелку В. Отталкиваясь от стержня, стрелка поворачивается на некоторый угол. По изменению этого угла можно судить об увеличении или уменьшении электрического заряда.

Если коснуться заряженного предмета (например, шара электрометра) рукой, то этот предмет разрядится. Через руку электрический заряд уйдет в наше тело и распределится по его поверхности. То же самое произойдет и в том случае, если мы дотронемся до шара электрометра не рукой, а металлической линейкой.

Тела, через которые способны проходить электрические заряды, называют проводниками электричества. Тело человека, металлы, а также растворы солей и кислот в воде и почва являются хорошими проводниками. И наоборот, такие вещества, как янтарь, стекло, резина, фарфор, эбонит, пластмасса, шелк, капрон, керосин, воздух, при обычных условиях не проводят электричества и потому называются непроводниками или диэлектриками. Из диэлектриков изготавливают изоляторы. (Строго говоря, диэлектрики тоже проводят электричество. Однако электрический заряд, проходящий через диэлектрик за данное время, намного меньше того заряда, который при таких же условиях проходит через проводники, и потому утечка заряда часто бывает незаметной.)

Обратимся к опыту. Возьмем два одинаковых электрометра и один из них зарядим (рис. 10, а). Если соединить эти электрометры стеклянной палочкой, то никаких изменений не произойдет. Это подтверждает, что стекло является диэлектриком. Если же для соединения электрометров использовать металлический стержень А (рис. 10, б), держа его за непроводящую электричество ручку В, то мы увидим, что первоначальный заряд разделится на две равные части: половина заряда перейдет с первого шара на второй. (Если бы второй шар был больше первого, то на него перешло бы больше половины заряда: чем больше тело, которому передают заряд, тем большая часть заряда на него переходит. На этом основано заземление — передача заряда Земле. Земной шар велик по сравнению с телами, находящимися на нем. Поэтому при соприкосновении с Землей заряженное тело отдает ей почти весь свой заряд и становится практически нейтральным.)
10

Продолжим опыт. Разъединим электрометры и коснемся второго шара рукой. От этого он потеряет заряд — разрядится. Соединим его снова с первым шаром, на котором осталась половина первоначального заряда. Оставшийся заряд снова разделится на две равные части, и на первом шаре останется четвертая часть первоначального заряда. Таким же образом можно получить одну восьмую часть, одну шестнадцатую часть первоначального заряда и т.д.

Возникают вопросы: до каких пор можно уменьшать заряд? Существует ли предел деления электрического заряда? Чтобы выяснить это, понадобилось выполнить более сложные и точные опыты, чем описанный выше, так как очень скоро оставшийся на шаре заряд оказывается столь малым, что обнаружить его при помощи школьного электрометра не удается.

Более точные опыты показали, что электрический заряд нельзя уменьшать бесконечно: он имеет предел делимости. Абсолютную величину (модуль) наименьшего заряда обозначают буквой е и называют элементарным зарядом:

e = 0,00000000000000000016 Кл = 1,6 · 10^-19 Кл.

Этот заряд в миллиарды раз меньше того, что обычно получают в опытах по электризации тел трением.

??? 1. Для чего применяют электроскопы и электрометры? 2. Как, располагая заряженным электрометром и предметами из различных веществ, можно установить, какие из них являются проводниками, а какие нет? 3. Приведите примеры проводников. 4. Какие вещества называют диэлектриками? Приведите примеры. 5. Опишите опыт, позволяющий осуществить деление заряда. 6. Можно ли уменьшать заряд бесконечно? 7. Что такое заземление? На каком свойстве оно основано? 8. Какой заряд называют элементарным?