§ 2. Два типи електричних зарядів

Електризуючи різні тіла і спостерігаючи, як вони взаємодіють, учені виявили, що дві палички з бурштину, потерті хутром та підвішені на нитках, намагаються відштовхнутися одна від одної. Так само поводяться скляні палички, потерті шовком. Якщо ж наблизити потерту хутром бурштинову паличку до скляної, потертої об шовк, вони притягуються. Так було виявлено два типи зарядів. Заряд, який виникає на бурштині, назвали негативним і позначили знаком “—” — мінус, а заряд, що виникає на склі, назвали позитивним і поз-

начили знаком “+” — плюс. Цей дослід легко повторити, наприклад, із скляними та ебонітовими⁸ паличками (мал. 2.3, а, б). З’ясувалося, що одні тіла під час електризації набувають позитивного заряду, а інші — негативного.

Є два типи електричних зарядів — позитивні й негативні.

Тіла, що мають однойменні заряди, під час взаємодії

відштовхуються, а ті, що мають різнойменні заряди, — притягуються.

Електричний заряд можна передати від одного тіла до іншого. Якщо доторкнутися зарядженим тілом до незарядженого, то воно втратить частину свого заряду, а друге — його набуде.

У 1733 р. французький фізик Шарль Франсуа Дю-фе (1698—1739 рр.) опублікував статті, в яких описав результати своїх дослідів з електризації різних тіл. З численних експериментів він дійшов висновку, що існують два види електрики. Одна електрика виникає при натиранні бурштину (викопної смоли), копалу (теж викопної смоли), воску, шовку і багатьох інших речовин. Інша з’являється при натиранні скла, гірського кришталю, до-

рогоцінних каменів, вовни та ін. Тому першу з них Дюфе назвав смоляною, а другу — скляною електрикою. Тіло, що має кожний із двох видів електрики, притягує до себе легкі тіла (саме ця властивість ще з античних часів позначалася словом “електрика”).

Різниця між двома видами електрики, як з’ясував Дюфе, полягає у тому, що тіла, заряджені однаковою (скляною чи смоляною) електрикою, відштовхуються, але якщо одне тіло заряджене скляною, а інше — смоляною електрикою, то вони взаємно притягаються.

Так були встановлені фундаментальні для науки про електрику факти: існування двох видів електрики й існування електричних сил притягання і відштовхування.

Американський вчений Бенджамін Франклін (1706— 1790 рр.) інакше назвав ці два види електрики. За Франкліном у кожнім тілі є особлива електрична речовина (флюїд, як тоді казали), щось на зразок електричної рідини. Скляну електрику (вона притаманна тілам з надлишком електричної рідини) він назвав позитивною, а смоляну (що у тіл з нестачею електричного флюїду) — негативною. Ці назви збереглися до наших днів, як і терміни заряд, розряд та ін., що їх увів в науку про електрику Б. Франклін.

Властивість однойменних зарядів відштовхуватися і те, що заряд можна передати іншому тілу, було використано для створення приладів — електроскопа (мал. 2.4, а) та електрометра (мал. 2.4, б). Ці прилади дають змогу виявляти наявність у тіл зарядів і порівнювати їх між собою.

Якщо доторкнутися до металевої кульки електроскопа зарядженою паличкою, то заряд палички частково перейде до кульки стрижня і розташованих на стрижні легеньких листочків. Отримавши однойменні заряди, листочки роз-

ходяться. Так само відхилиться від стрижня, отримавши однойменний із ним заряд, стрілка електрометра.

Доторкнімося до стрижня електрометра кінцем зарядженої ебонітової палички.

Його стрілка відхилиться на деякий кут. Якщо прибиремо паличку, стрілка залишиться відхиленою. Це означає, що стрижень і стрілка електрометра набули деякого заряду, що перейшов від палички.

Ще раз потремо ебонітову паличку хутром і знову доторкнемося до стрижня того самого електрометра. Стрілка відхилиться на більший кут. Отже, електричні заряди можуть бути більші та менші, і можна говорити про величину заряду (мал. 2.5, а, б)

Чим більший заряд — тим більше відхиляється стрілка. У електрометра є шкала, тому за його допомогою можна кількісно порівнювати електричні заряди.

Для кількісної характеристики електричного заряду використовують фізичну величину, яку так само називають електричний заряд і позначають латинською літерою q. Одиницею заряду в CI є кулон (Кл). 1 Кл — це дуже великий заряд. Два тіла з зарядами 1 Кл взаємодіяли б між собою (притягувалися або відштовхувалися) із силою 9 мільярдів ньютонів (9 · 10⁹ Н). З такою силою Земля притягує до себе тіло масою 9 000 000 000 кг (9 000 000 тонн).

ЗАПИТАННЯ ТА ЗАВДАННЯ

1.    Як можна виявити взаємодію заряджених тіл?

2.    Як можна переконатися, що існує два типи зарядів?

3.    За допомогою яких приладів можна встановити, що те чи інше тіло має електричний заряд?

4.    На чому ґрунтується дія електрометра і електроскопа?

5. Як за допомогою електроскопа, ебонітової палички та сукнини визначити знак заряду тіла?

5.    Чому можна вважати електричний заряд фізичною величиною?

6.    Пил на вулиці, піднімаючись у повітрі, зазвичай електризується так, що набуває позитивного заряду. Які електричні властивості повинні бути у фарби, щоб перешкоджати осіданню пилу на стіни будинків?

1. Візьміть два аркуші паперу з учнівського зошита та приблизно такого самого розміру дві поліетиленові плівки. Плівки можна вирізати з пакетів або старої обгортки для зошита.

Піднесіть поліетиленові плівки одна до одної, тримаючи за верхні краї або кінчики (вони мають вільно звисати), потріть одна об одну. Так само піднесіть один до одного листки паперу, потріть їх один об одний.

Повторіть ці досліди, але тепер поліетиленові плівки потріть об аркуші паперу. Опишіть результати дослідів і зробіть висновки.

2.    Знаючи, що на органічному склі, пластмасі, потертій об суху газету, виникає позитивний заряд, спробуйте за допомогою лійки або косинця, виготовленого з цих матеріалів, визначити знаки зарядів на плівках і папері.

Проробіть подібні досліди з тілами, виготовленими з інших матеріалів: гумовими повітряними кульками, пінопластовими пластинками, натираючи їх газетним папером, іншими матеріалами. Які висновки можна зробити з цих дослідів?

3.    Швабру (круглу довгу палку) зрівноважте так, щоб вона могла легко обертатися, наприклад на верхній дерев’яній перекладинці спинки стільця. Потріть кінець пластмасової лінійки об клаптик газети й піднесіть до кінця ручки швабри, не доторкуючись до неї. Ви помітите, що швабра поволі повертається. Повторіть дослід, скориставшись кульковою ручкою чи фломастером. Про що свідчать ці досліди?

Сконструювати і виготовити електроскоп зовсім нескладно. Для захисного корпусу приладу скористаємося скляною банкою або пляшечкою місткістю 0,25—0,5 л з некольорового скла. Потрібен також відрізок алюмінієвого чи мідного дроту діаметром 1,5— 3 мм і довжиною 10—15 см; поліетиленова кришка, якщо використовується скляна банка, або пробка (гумова, пластмасова, коркова); смужка алюмінієвої фольги. Вирівняйте дротину й за допомогою плоскогубців або пінцета зігніть один її кінець так, як показано на мал. 2.6. До цього кінця будемо підвішувати дві станіолеві стрічки шириною приблизно 4 мм і довжиною 50—60 мм.

Прокрутіть шилом наскрізний отвір у пробці, пропустіть крізь нього інший кінець дротини і зігніть його кільцем. Виріжте ножицями дві вузень-

кі станіолеві стрічки. Обігнувши один їхній кінець навколо горизонтальних осей на нижньому кінці дротини, підвісьте стрічки так, щоб вони вільно звисали. Опустіть стрічки у банку й зафіксуйте пробку (див. мал. 2.6 ).

За допомогою електроскопа дослідіть виникнення зарядів на різних тілах унаслідок їх електризації та з’ясуйте їхні знаки. Враховуйте, що пластмасова лінійка, потерта об папір, набуває позитивного заряду.

Це матеріал з Підручника Фізика 8 Клас Бойко