Номер 3, страница 290 - гдз по физике 10 класс учебник Хижнякова, Синявина

Основы электродинамики. Глава 11. Электромагнитное поле. Напряжённость электростатического поля. Параграф 51. Электрический заряд и его свойства. Вопросы - номер 3, страница 290.

Условие.

3. Как устроен электрометр? Как с помощью этого прибора можно определить знак электрического заряда?

Решение.

Как устроен электрометр?

Электрометр — это прибор, предназначенный для обнаружения электрических зарядов и приблизительной оценки их величины. Его конструкция включает в себя несколько ключевых элементов: металлический стержень, на котором подвижно закреплена легкая металлическая стрелка. Эта система (стержень и стрелка) изолирована от металлического корпуса прибора с помощью диэлектрической втулки (например, из пластмассы или эбонита). Корпус, в свою очередь, защищает чувствительный элемент от внешних воздействий и часто имеет прозрачные окна для наблюдения за стрелкой. Принцип действия электрометра основан на законе Кулона: когда заряженное тело касается стержня, заряд распределяется по стержню и стрелке. Так как они получают одноименные заряды, между ними возникает сила электростатического отталкивания, которая заставляет стрелку отклоняться от вертикального положения стержня. Угол отклонения стрелки прямо пропорционален величине сообщенного заряда.

Ответ: Электрометр состоит из металлического стержня со стрелкой, которые изолированы от металлического корпуса. Его работа основана на принципе отталкивания одноименных зарядов: при сообщении заряда стержню и стрелке они отталкиваются, и стрелка отклоняется на угол, зависящий от величины заряда.

Как с помощью этого прибора можно определить знак электрического заряда?

Для определения знака электрического заряда неизвестного тела с помощью электрометра необходимо выполнить следующую процедуру. Во-первых, нужно зарядить электрометр зарядом известного знака. Например, можно коснуться его стержня эбонитовой палочкой, потёртой о мех, которая приобретает отрицательный заряд. Стрелка электрометра отклонится на определённый угол. Во-вторых, к заряженному электрометру подносят исследуемое тело, не касаясь стержня. Далее наблюдают за изменением положения стрелки. Существует два варианта:

1. Если угол отклонения стрелки увеличивается, это означает, что заряд подносимого тела имеет тот же знак, что и заряд электрометра. В нашем примере это будет отрицательный заряд. Это происходит потому, что поле поднесенного тела отталкивает одноименные заряды со стержня дальше, на стрелку, увеличивая её заряд и силу отталкивания.

2. Если угол отклонения стрелки уменьшается, это означает, что заряд исследуемого тела противоположен по знаку заряду электрометра. В нашем примере это будет положительный заряд. В этом случае поле тела притягивает заряды со стрелки к верхней части стержня, уменьшая заряд стрелки и ослабляя силу отталкивания.

Ответ: Необходимо сначала зарядить электрометр зарядом известного знака, а затем поднести к нему тело с неизвестным зарядом. Если угол отклонения стрелки увеличится, знаки зарядов тела и электрометра совпадают. Если угол уменьшится — знаки противоположны.