Установка. Деревянная доска, размером приблизительно 40–60 см, к которой прикреплены четыре короткие „ножки“ из изоляторов (см. решение). Эта изолированная скамейка должна выдержать вес школьника, который становится на нее.

Скамейка ставится на пол перед столом или перед полкой, на которой установлен электроскоп. К его стержню прикреплена тонкая проволока длиной примерно в два метра. Эбонитовая или стеклянная палочка с соответствующим натирателем для электризации.

Условие задачи. Возьмите в руку свободный конец проволоки, соединенный с электроскопом, и встаньте на скамейку, предварительно установив ее так, чтобы проволока не касалась никаких предметов. Пусть ваш товарищ наэлектризует трением стеклянную палочку и с ее помощью наэлектризует вас вместе с электроскопом, прикладывая палочку к проволоке около вашей руки. Ему придется несколько раз проделать это, каждый раз снова электризуя стеклянную палочку для того, чтобы листочки электроскопа заметно разошлись. Однако лучше прекратить дальнейшую электризацию, когда угол между листочками станет равным приблизительно 40°.

После этого прекратите заряжение вашего тела.

Сообразите, что вы, находясь на скамейке, должны сделать для того, чтобы угол между листочками электроскопа значительно увеличился?

Дополнения. 1. Можно ли сказать, что в результате проделанного вами опыта увеличилась плотность электричества на поверхности вашего тела?

2. Какой опыт, виденный вами в классе, иллюстрировал то же электрическое явление, которое связано с решением этой задачи?

Нельзя ли так организовать процесс заряжения вашего тела, чтобы вы сами могли себя заряжать?

Решение и пояснения

55. (10-й кл.) Сесть на скамейку, поджав ноги и охватив их руками. Потенциал тела увеличится вследствие уменьшения его активной внешней поверхности. Это обнаружит электроскоп.

Дополнения (даются вместе с задачей). 1. Так как при переходе из стоячего положения в сидячее активная внешняя поверхность тела S уменьшается, а заряд тела Q остается постоянным, то поверхностная плотность электричества  = возрастет.

2. Зависит от того, какая демонстрация проводилась в классе.

3. Можно различными способами. Самый простой и эффективный следующий.

Стеклянная палочка плотно прикреплена к столу (или ее держит помощник). Тот, кто стоит на скамейке, держит в руке кусок кожи и обычным приемом натирает палочку. После нескольких натираний тело его получит вполне достаточный заряд.

В качестве ножек для скамейки удобно использовать четыре фарфоровых изолятора, употребляемых для наружной проводки. Можно обойтись вообще без скамейки, встав на какой-нибудь изолирующий материал или надев галоши (предварительно, конечно, надо выяснить, насколько хорошим изолятором они являются).

Без скамейки учащийся приседает на корточки, обхватив ноги руками.

Электрическая индукция.

Установка. Школьный электроскоп (с банкой из стекла). Кусок кожи.

Условие задачи. Перед вами незаряженный электроскоп, листочки которого опущены.

Что и как надо наэлектризовать с помощью выставленных предметов, для того чтобы эту электризацию обнаружить по листочкам электроскопа, раздвинувшимся на некоторый угол?

Дополнения. 1. Можно ли считать, что в результате выполненного вами решения задачи электроскоп зарядился электричеством?

2. Что необходимо сделать дополнительно для того, чтобы электроскоп зарядился?

3. Будут ли при этом раздвинуты листочки электроскопа?

Решение и пояснения

56. (10, 7-й кл.) Стенки электроскопа (против его листочков) электризуются при помощи натирания их кожей.

Дополнения (даются вместе с задачей). 1. Несмотря на разошедшиеся листочки, стержень электроскопа (электроскоп) не зарядился.

2. Коснуться шарика рукой.

3. При заряженном электроскопе листочки будут опущены.

Стеклянный колпак электроскопа тщательно очищается от грязи и жира в том случае, если он не электризуется или слабо электризуется. Его надо обмыть теплой мыльной водой, затем чистой водой и высушить в теплом токе воздуха, не вытирая. Можно промыть еще спиртом.

Как всегда, лучший результат электризации стекла при натирании его кожей получается с амальгамированной кожей.

Электрическая индукция.

Установка. Шаровой проводник. Электрический маятник. Стеклянная (или эбонитовая) палочка с натирателем для ее электризации.

Условие задачи. Зарядите шаровой проводник с помощью наэлектризованной стеклянной палочки. Установите около него электрический маятник так, чтобы он отклонился от вертикали в сторону шарового проводника, но находился бы от него на расстоянии приблизительно в 5 см.

Каким образом, не изменяя расстояния между точкой подвеса маятника и шаровым проводником и не изменяя заряда последнего, вызвать по желанию увеличение и уменьшение угла отклонения маятника от вертикали?

Действовать на маятник можно только со стороны, противоположной шаровому проводнику.

Решение и пояснения

       57. (10-й кл.) Приближая руку к шарику маятника со стороны, противоположной шаровому проводнику, вызовем уменьшение угла. Наоборот, приближая к шарику наэлектризованную стеклянную палочку, вызываем увеличение угла отклонения маятника от вертикали.

Электризация и индукция.

Установка. Стеклянная палочка, употребляемая для электризации. Металлическая палочка или трубка, закрытая с двух концов (см. решение). Электроскоп. Кусок кожи и меха. Деревянная подставка с изолятором, на который можно было бы положить металлическую палочку.

Условие задачи. Можно ли на концах стеклянной палочки получить два одновременно существующих разноименных заряда?

Можно ли на концах металлической палочки получить два одновременно существующих разноименных заряда?

Попытайтесь с помощью опыта ответить утвердительно или отрицательно на оба предложенные вопроса.

Кроме выставленных предметов, ничем пользоваться нельзя.

Дополнения. 1. В задаче решаются два вопроса. Если вы будете решать их одновременно вместе с товарищем и выберете для себя решение первого вопроса, то какие дополнительные предметы понадобятся вашему товарищу для решения второго вопроса?

2. Что дополнительно понадобится вам, если ваш товарищ первым выберет для себя решение второго вопроса?

Решение и пояснения

       58. (7, 10-й кл.) Стеклянная палочка, натертая мехом, электризуется отрицательно. Электризация эта слабая, поэтому обязательным условием для успеха опыта является требование, чтобы палочка ни разу не электризовалась положительно. Отрицательную электризацию новой стеклянной палочки можно отчетливо обнаружить на электроскопе, заряженном положительным электричеством. Натерев кожей противоположный конец палочки (держа ее за середину), убеждаемся с помощью положительно заряженного электроскопа, что один ее конец несет положительный, а другой – отрицательный заряд.

На изолятор подставки кладут горизонтально металлическую палочку. К одному ее концу подносят положительно наэлектризованный конец стеклянной палочки и возбуждают на концах металлической палочки индукционные заряды. Обычным приемом с помощью положительно заряженного электроскопа определяют знаки зарядов на концах металлической палочки.

Дополнения. 1. Стеклянная палочка, кожа, электроскоп.

2. То же самое.

Металлическую трубку можно закрыть с двух концов пробками, обернутыми в алюминиевую фольгу.

Наэлектризованная стеклянная палочка (так же, как эбонитовая) через некоторое время разряжается, так что с помощью даже очень чувствительного электроскопа или электрометра на ней нельзя обнаружить свободного положительного заряда. Однако значительная доля положительного заряда сохранилась на поверхности палочки и только нейтрализовалась благодаря осевшим на ней отрицательным ионам воздуха. Образовавшийся в результате этого двойной электрический слой удерживается на поверхности палочки очень продолжительное время. Поэтому, когда такую, казалось бы вполне нейтральную стеклянную палочку, пытаются наэлектризовать отрицательным электричеством с помощью меха, то она электризуется положительно. Вследствие механического трения с поверхности палочки удаляется слой отрицательных ионов и вновь появляется положительный слой электричества, образовавшийся ранее при трении палочки о кожу. Вот почему для полного успеха опыта следует пользоваться стеклянной палочкой, которая ни разу не была наэлектризована положительным электричеством.