Электростатика. Основные опыты (стр. 2 )

Рис. 1

Далее утверждается, что тела, имеющие заряды одинакового знака взаимно отталкиваются, а разного знака – взаимно притягиваются. Но даже после таких подробностей природа электрических зарядов понятнее никому не становится.

«Проект заряд» выпустил несколько фильмов с участием Тома Бирдена. В одном из роликов Т. Бирден, взял, наконец, на себя смелость и предложил считать электрические заряды центрами преобразования энергии хаотического движения виртуальных (возникающих и тут же исчезающих) частиц физического вакуума (эфира) в энергию излучения частиц в виде фотонов определённой частоты и энергии. Именно в самом факте излучения и заключается физическая природа электрических зарядов. Время жизни зарядов – этих центров преобразования ничем не ограничено.

Поскольку существует два рода зарядов, следовательно, существует два вида такого преобразования: одни центры излучают, а другие поглощают фотоны. Те, что излучают – это положительно заряженные частицы, а те, что поглощают – отрицательные частицы.

Поток радиального излучения зарядов в электродинамике принято называть электрическим полем. Площадка, принимающая это излучение должна изменяться во второй степени ( от расстояния r до заряда, как и в случае с законом поглощения света. В этом с обычной электродинамикой противоречий нет, зато наглядно объясняется причина убывания силы Кулона обратно пропорционально квадрату расстояния.

Притяжение и отталкивание электрических зарядов друг с другом объясняется взаимодействием потоков их излучения.

В мире, в котором мы живём масштабы электрических зарядов – этих центров преобразования флуктуаций, происходящих в космическом вакууме очень малы, но это компенсируется их огромным количеством.

В обычном состоянии тела имеют почти равное количество зарядов обоих знаков. Но в природе известно несколько явлений, которые сопровождаются разделением зарядов, которые мы называем электризацией, хотя реально причин разделяющих заряды, существует огромное количество. В школе мы изучали только два таких явления – это трение и касание. Но они не единственные в природе. Существуют и другие явления разделения зарядов, изучению которых будут посвящены мои другие работы.

Давайте вначале обратимся к тем явлениям электризации, на которые в учебных заведениях мало обращают внимания.

2. Электростатическая индукция. Опыты по электризации металлического шара.

Желающие заниматься исследованием электростатических явлений, прежде всего, должны не забывать о технике безопасности. Поэтому источники высокого напряжения должны быть заземлены и находиться на безопасном расстоянии, а после работы их обязательно необходимо выключать и разряжать, касаясь в случае уединённых тел заземлённым проводом, а в случае конденсаторов замыкать между собой их обкладки.

Немногие задумываются над тем, как осуществляется передача заряда от заряженных физических тел к незаряженным телам. Проведём опыты с закреплённым на изоляционной подставке металлическим шаром, (обозначенной на Рис.2 треугольником), чтобы электрические заряды не стекали в Землю.

Рис. 2

Буква N указывает, что наш шар электрически нейтрален, то есть у него поровну положительных и отрицательных зарядов.

Опыт №1. Электризация трением и влиянием (индукции).

Возьмём стеклянную или эбонитовую палочку и натрём её тканью. Палочка станет отрицательно заряженной. Поднесем её к металлическому шару, не касаясь его. Для эбонитовой палочки поляризация зарядов примет вид, показанный на Рис. 4. Хотя шар в целом останется, электрически нейтрален, так как соотношение положительных и отрицательных зарядов в нём не изменилось, внутри шара произойдёт перераспределение зарядов, как это показано на Рис.3 и Рис.4. Заряды распределятся только по поверхности шара, являющегося уединённой ёмкостью, образуя электрический диполь. Так как стеклянная палочка зарядится положительно, то на поверхности шара ближе к ней сосредоточатся заряды другого знака (Рис.3), а на диаметрально противоположной стороне, отталкиваясь от зарядов палочки, сосредоточатся заряды положительного знака.

 

  Рис. 3  Рис. 4

В дальнейшем мы будем показывать вариант электризации тел только для заряда одного знака, так как процессы электризации для них полностью идентичны. Для лучшего понимания в дальнейшем нам нужно договориться об условных обозначениях:

1) значок N указывает на электрически нейтральное тело, то есть когда тело имеет одинаковое количество разноимённых зарядов;

2) значок или означает наэлектризованный шар, имеющий избыток положительного или отрицательного заряда соответственно; заряд сосредоточен на поверхности тела;

3) величину заряда условимся обозначать числом, стоящим рядом со знаком  или .

  3) значок означает, что шар электрически нейтрален, но внутри его заряды разделены, то есть он поляризован.

Смотрим видеофрагмент №1: (здесь и далее съёмка сделана в затемнённом помещении):

Смотрим видеофрагмент №2:

В этом фрагменте я допустил неточность, сказав, что зарядить шар, пластмассовой линейкой невозможно. Конечно, я имел в виду, что шар невозможно зарядить только одним прикосновением, так как линейка не является проводником зарядов, а только его хранителем. Но трением можно зарядить шар от заряженной линейки. Вот посмотрите следующий видеофрагмент, хотя это и неочевидно.

Смотрим видеофрагмент №3:

Но этот случай нужно отнести к группе «электризация методом индукции», а не в группу «электризация прикосновением».

Опыт №2.  Получение электрического тока из отрицательных зарядов методом индукции.

Наэлектризуем трением пластиковую, например, эбонитовую палочку, поднесём её к шару, не касаясь его, как показано на Рис.5,а. Теперь металлическим проводником, соединённым на другом конце с заземлением коснёмся заряженного шара, как показано на Рис.5,б.

Рис. 5,а  Рис. 5,б

В результате этого заряды быстро стекут по проводнику в заземление, создавая кратковременный электрический ток I из отрицательных зарядов.

   

  Рис. 5,в  Рис. 5,г  Рис. 5,д

После этого удалим от шара наэлектризованную палочку. Теперь в шаре окажется избыток положительных зарядов, которые равномерно распределятся по его поверхности, как показано на Рис.5,в. Если снова коснуться заземлённым проводником шара, то по нему в Землю стекут положительные заряды, снова образуя электрический ток I, но теперь из положительных зарядов, как это показано на Рис. 5,г.

После этого шар снова станет электрически нейтральным (Рис.5,д), что означает равенство зарядов двух знаков.

Давайте физически проведём этот опыт и посмотрим его результат. В опыте будет использован регистратор электрических зарядов, о котором можно посмотреть ролик Опыт по регистрации ЗНАКА электрического заряда на моём канале.

Смотрим видеофрагмент №4:

Здесь я прошу меня извинить, в этом фрагменте я по инерции оговорился, не заметив этого, назвав неоновую лампочку светодиодом.

Опыт №3. Получение электрического тока положительных зарядов методом прикосновения.

Исходная позиция как в предыдущем опыте на Рис. 5.

 

  Рис. 6,а  Рис. 6,б

 

  Рис. 6,г  Рис. 6,д 

Цикл данного опыта от Рис.6,а до Рис.6,б можно повторять много раз с одним и тем же результатом. Данный опыт можно смоделировать в железе, повторяя его с большой частотой. Возникает два очень важных вопроса, на которые строители БТГ должны обратить внимание:

1. Как долго мы можем продолжать процесс получения электрического тока одной и той же заряженной палочкой?

2. Если этот процесс повторять несколько раз будет ли при этом разряжаться наэлектризованная палочка (нейтрализация заряда в атмосфере не считается)?

Смотрим видеофрагмент №5:

Смотрим видеофрагмент №6:

2. Электростатическая индукция. Опыты по электризации высоковольтного конденсатора.

Опыт №4. Зарядка конденсатора методом электрической индукции.

Для опыта нам необходимы высоковольтные конденсаторы. Для этой цели подойдут масляные конденсаторы типа К75-15, внешний вид одного из них показан на Рис.7. Видно, на конденсаторе указано напряжение 10 кВ, что нас вполне устраивает. Для эффективной зарядки обкладок конденсатора необходимо добавить к выводам конденсатора металлические проводники, развёрнутые друг от друга в разные стороны. Дальнейшее изложение будет вестись с учётом этого обстоятельства.