group-telegram.com/getaclass_channel/852
Last Update:
#physics
#физика
В 1836 году Майкл Фарадей обнаружил, что избыточный электрический заряд находится только на внешней поверхности проводника, а в полостях внутри него электрическое поле отсутствует.
В нашем ролике мы воспроизводим опыты Фарадея, которые он провёл в 1843 году и в которых использовал для экранирования внешних электрических полей металлическое ведёрко с крышкой. Позже выяснилось, что ведёрко можно заменить открытой корзиной из металлической сетки — клеткой Фарадея.
Наша клетка состоит из двух сеток, электрически изолированных друг от друга. Наружная сетка заземлена, чтобы экранировать внутреннюю от влияния посторонних электрических полей. А внутренняя используется для измерения электрического заряда с помощью электростатического вольтметра, который в этом опыте работает как электрометр. Один вывод вольтметра подключён к внутренней сетке, второй — к заземлённой наружной.
Внесём внутрь клетки, не касаясь её стенок, наэлектризованную деревянную линейку, и вольтметр показывает присутствие положительного заряда. Вынем линейку — показания вольтметра возвращаются к нулю. Если внести линейку из оргстекла, вольтметр показывает, что она заряжена отрицательно. Поместим в клетку обе линейки одновременно, и теперь показания вольтметра близки к нулю — заряды почти компенсируют друг друга.
Здесь мы имеем дело с электростатической индукцией: положительный заряд, помещённый внутрь клетки, притягивает к себе отрицательно заряженные электроны, они перемещаются на внутреннюю поверхность клетки, и теперь на ней наведён такой же по величине отрицательный заряд. В целом клетка остаётся электрически нейтральной, так что на её наружной поверхности распределён положительный заряд, равный заряду, внесённому внутрь. Поэтому наружная поверхность клетки имеет положительный потенциал относительно земли, что и показывает вольтметр. У нас получился бесконтактный измеритель заряда!
В следующем опыте мы подключили металлический шар к положительному выводу электростатического источника напряжения. Перенесём небольшой заряд с шара на металлическую пластинку, внесём её внутрь клетки, и вольтметр показывает наличие положительного заряда. Прикоснёмся пластинкой к сетке и вынем её из клетки — показания вольтметра не изменились. И понятно, почему: положительный заряд пластинки полностью нейтрализовал отрицательный заряд, наведённый на внутренней поверхности клетки, а положительный заряд на наружной стороне остался неизменным, как и её потенциал относительно земли. Раз за разом перенося заряд с шара с помощью пластинки, будем увеличивать заряд сетки равными порциями, при этом показаниями вольтметра также растут равными шагами. Таким способом мы можем отмерять заряды любой заданной величины!
Смотрите наш новый англоязычный ролик «Faraday cage», и не забывайте ставить лайки!
P.S. По этой ссылке можно посмотреть русскоязычный выпуск «Клетка Фарадея и измерение заряда» на различных платформах.
[Поддержите нас]
BY GetAClass - физика и здравый смысл
Share with your friend now:
group-telegram.com/getaclass_channel/852