Номер 970, страница 104 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Перышкин

8 класс. Электрические явления. 38. Электризация тел при соприкосновении. Два рода зарядов. Электроскоп. Электрическое поле. Делимость электрического заряда. Электрон. Строение атомов. Объяснение электрических явлений - номер 970, страница 104.

Решение.

Заземление корпуса электроскопа (который в такой конфигурации правильнее называть электрометром) необходимо для существенного повышения точности и стабильности его показаний. Это достигается благодаря двум основным физическим принципам: созданию электростатического экрана и обеспечению постоянного опорного потенциала.

Во-первых, заземленный металлический корпус выполняет роль электростатического экрана (клетки Фарадея). В окружающем пространстве практически всегда существуют посторонние электрические поля от различных заряженных объектов, которые могут повлиять на распределение зарядов на чувствительных лепестках электроскопа и исказить измерения. Заземление корпуса нейтрализует влияние этих внешних полей, так как они не могут проникнуть внутрь заземленной проводящей оболочки. В результате угол расхождения лепестков определяется только тем зарядом, который сообщен стержню электроскопа, а не случайными полями вокруг.

Во-вторых, заземление создаёт стабильный опорный потенциал. Сила электростатического отталкивания между лепестками, которая и определяет угол их расхождения, зависит от разности потенциалов между самими лепестками и их окружением, в первую очередь — корпусом прибора. Если корпус не заземлен (изолирован), его потенциал будет меняться как под действием измеряемого заряда (из-за электростатической индукции), так и под влиянием внешних полей. Это вносит неопределенность в измерения. При соединении корпуса с землей его потенциал принудительно устанавливается равным потенциалу Земли, который условно принимается за ноль ($V_{корпуса} = 0$). Тогда разность потенциалов между лепестками и корпусом становится равной потенциалу самих лепестков $\Delta \varphi = V_{лепестков} - V_{корпуса} = V_{лепестков}$. Поскольку потенциал лепестков прямо пропорционален находящемуся на них заряду $\text{Q}$, устанавливается однозначная и стабильная зависимость между величиной заряда и углом расхождения лепестков, что и делает измерение точным.

Ответ: Заземление корпуса электроскопа делается для того, чтобы защитить его чувствительную часть (стержень и лепестки) от влияния внешних электрических полей и для создания постоянного (нулевого) опорного потенциала. Это устраняет внешние помехи и обеспечивает стабильную, однозначную зависимость угла расхождения лепестков от величины измеряемого заряда, что значительно повышает точность прибора.