Номер 7, страница 373 - гдз по физике 10 класс учебник Грачев, Погожев

Электродинамика. Глава 10. Электростатика. Параграф 67. Электрический заряд. Закон сохранения электрического заряда. Вопросы - номер 7, страница 373.

Условие.

7. Объясните принцип действия электроскопа и электрометра.

Решение.

Решение

Электроскоп и электрометр — это приборы, предназначенные для обнаружения и измерения электрического заряда. Принцип их действия основан на явлении электростатического отталкивания одноимённых зарядов, которое описывается законом Кулона. Согласно этому закону, сила отталкивания $F$ между двумя одноимёнными точечными зарядами $q_1$ и $q_2$ прямо пропорциональна произведению модулей этих зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния $r$ между ними: $F = k \frac{|q_1 q_2|}{r^2}$.

Принцип действия электроскопа

Электроскоп является простейшим индикатором электрического заряда. Он состоит из металлического стержня, проходящего через изолирующую втулку в корпусе. На верхнем конце стержня находится металлический шар (кондуктор), а на нижнем — две легкие, подвижные полоски металлической фольги (лепестки). Принцип работы заключается в том, что когда к шару электроскопа прикасаются заряженным телом, часть заряда переходит на электроскоп и равномерно распределяется по его проводящим частям: шару, стержню и лепесткам. Поскольку оба лепестка получают заряд одного и того же знака (оба положительные или оба отрицательные), они начинают отталкиваться друг от друга под действием кулоновских сил. В результате лепестки расходятся на определённый угол. Величина этого угла зависит от величины заряда, сообщённого электроскопу: чем больше заряд, тем сильнее сила отталкивания и тем больше угол расхождения лепестков. Таким образом, по расхождению лепестков можно судить о наличии заряда на теле и качественно оценить его величину.

Принцип действия электрометра

Электрометр — это более чувствительный и точный прибор по сравнению с электроскопом, позволяющий не только обнаруживать, но и измерять электрический заряд (а точнее, электрический потенциал). Его конструкция похожа на электроскоп, но вместо лепестков используется легкая металлическая стрелка, которая может вращаться вокруг оси, закреплённой на металлическом стержне. Стержень со стрелкой помещён в заземлённый металлический корпус со шкалой. Принцип его работы аналогичен: при сообщении заряда стержню электрометра, заряд распределяется по стержню и по подвижной стрелке. Стержень и стрелка, получив одноимённые заряды, отталкиваются друг от друга. Под действием силы электростатического отталкивания стрелка отклоняется от вертикального положения на определённый угол. Величина этого угла пропорциональна величине сообщённого заряда. По шкале прибора можно определить значение этого угла и, следовательно, судить о величине заряда или разности потенциалов. Основное отличие электрометра от электроскопа — наличие шкалы, что позволяет проводить количественные измерения.

Ответ: Принцип действия как электроскопа, так и электрометра основан на явлении электростатического отталкивания: одноимённые заряды отталкиваются друг от друга. Когда прибор получает электрический заряд, он распределяется по его проводящим частям, включая стержень и подвижный элемент (лепестки у электроскопа, стрелку у электрометра). Поскольку стержень и подвижный элемент получают заряды одного знака, между ними возникает сила отталкивания, заставляющая подвижный элемент отклоняться. По углу этого отклонения судят о наличии и величине заряда.