Почему стрелка электрометра отклоняется от вертикального положения, если металлическому стержню сообщить некоторый заряд?
Пожалуйста, войдите или зарегистрируйтесь для публикации ответа на этот вопрос.
решение вопроса
Связанных вопросов не найдено
Обучайтесь и развивайтесь всесторонне вместе с нами, делитесь знаниями и накопленным опытом, расширяйте границы знаний и ваших умений.
- Все категории
- экономические 43,679
- гуманитарные 33,657
- юридические 17,917
- школьный раздел 612,708
- разное 16,911
Популярное на сайте:
Как быстро выучить стихотворение наизусть? Запоминание стихов является стандартным заданием во многих школах.
Как научится читать по диагонали? Скорость чтения зависит от скорости восприятия каждого отдельного слова в тексте.
Как быстро и эффективно исправить почерк? Люди часто предполагают, что каллиграфия и почерк являются синонимами, но это не так.
Как научится говорить грамотно и правильно? Общение на хорошем, уверенном и естественном русском языке является достижимой целью.
- Обратная связь
- Правила сайта
Почему стрелка электрометра отклоняется, если к нему поднести заряженное тело, не прикасаясь к электрометру?
Пожалуйста, войдите или зарегистрируйтесь для публикации ответа на этот вопрос.
решение вопроса
Связанных вопросов не найдено
Обучайтесь и развивайтесь всесторонне вместе с нами, делитесь знаниями и накопленным опытом, расширяйте границы знаний и ваших умений.
- Все категории
- экономические 43,679
- гуманитарные 33,657
- юридические 17,917
- школьный раздел 612,708
- разное 16,911
Популярное на сайте:
Как быстро выучить стихотворение наизусть? Запоминание стихов является стандартным заданием во многих школах.
Как научится читать по диагонали? Скорость чтения зависит от скорости восприятия каждого отдельного слова в тексте.
Как быстро и эффективно исправить почерк? Люди часто предполагают, что каллиграфия и почерк являются синонимами, но это не так.
Как научится говорить грамотно и правильно? Общение на хорошем, уверенном и естественном русском языке является достижимой целью.
- Обратная связь
- Правила сайта
Почему стрелка электроскопа отклоняется, если к нему поднести заряженный предмет, не прикасаясь к электроскопу?
Меняется электромагнитное поле при движении предмета, возникает индукция, которая в свою очередь создаёт дополнительный электрический потенциал, притягивающий стрелку к одному из полюсов.
Остальные ответы
Боится удара током?
Стрелка электрометра и стержень имеют противоположные заряды (стрелка получила заряд, как у поднесенного заряженного предмета, а у стержня — противоположный), поэтому стрелка отталкивается от стержня и отклоняется.
Похожие вопросы
Ваш браузер устарел
Мы постоянно добавляем новый функционал в основной интерфейс проекта. К сожалению, старые браузеры не в состоянии качественно работать с современными программными продуктами. Для корректной работы используйте последние версии браузеров Chrome, Mozilla Firefox, Opera, Microsoft Edge или установите браузер Atom.
XIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум — 2021
МОДЕЛЬ ИЗМЕРЕНИЯ ЗАРЯДА ЭЛЕКТРОМЕТРОМ С ЭФФЕКТИВНОЙ МАССОЙ
Дзюба Д.А. 1 , Гаврилов А.М. 2 , Сапогин В.Г. 2 , Атаманченко А.К. 3
1 ИНЭП ИТА ЮФУ
3 МАОУ лицей №4 (ТМОЛ)
Работа в формате PDF
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке «Файлы работы» в формате PDF
Построена физико-математическая модель измерения величины заряда механическим электрометром с вертикальным электродом, в котором применена измерительная стрелка с эффективной массой. Модель позволяет получить аналитическую зависимость измеряемого прибором заряда от угла отклонения измерительной стрелки от вертикали. Зависимость связана с масштабом заряда прибора, которым характеризуется электрометр. Масштаб заряда определяется эффективной массой вращающейся стрелки, её геометрической длиной и ускорением свободного падения. Рассчитаны параметры модельного ряда электрометров с различными геометрическими размерами и эффективными массами измерительной стрелки. Получены диапазон измерения заряда и цена деления шкалы близкого к рассматриваемой модели школьного механического электрометра Б.Кольбе.
Ключевые слова: механический электрометр, заряд, разность потенциалов, измерительная стрелка, эффективная масса, масштаб измеряемого заряда, калибровка высоковольтным источником питания.
The physical and mathematical model of charge’s value measurement by electrometer with vertical electrode, which has meter needle with effective mass, has been constructed. The model permits to obtain analytical dependence of charge, measuring by device, from the angle of meter needle’s deflection in regard to vertical line. The dependence is link to the scale of device’s charge, characterizing the electrometer. The scale of charge is evaluated by effective mass of rotating meter needle, its geometrical length and free fall acceleration. The parameters of electrometer’s family with diverse geometrical dimensions and effective masses of meter needle have been calculated. The measurement range of charge and the scale division of closed to considered model of mechanical school electrometer of B. Kolbe have been obtained.
Key words: mechanical electrometer, charge, potential difference, meter needle, effective mass, scale of measured charge, calibration by high-voltage power supply.
Школьный механический электрометр – прибор, служащий для измерения электрического потенциала. Устройства этого рода всегда были демонстрационными. Они могут только грубо фиксировать либо наличие заряда на уединённой ёмкости измерительного электрода, в этом случае их называют электроскопом, либо разность потенциалов между корпусом и измерительным электродом. В этом случае их называют электрометром. При демонстрации опытов по физике обычно используют наиболее распространённую механическую модель электрометра, предложенную Кольбе Б.Ю. [1]. К сожалению, во всех электрометрах используется шкала с нанесёнными делениями, цена деления которой обычно остаётся неизвестной для демонстратора.
В заметке построена физико-математическая модель измерения заряда механическим электрометром с эффективной массой стрелки, измерительный электрод которого установлен вертикально. Получена зависимость заряда от угла отклонения измерительной стрелки. Определены масштабы заряда и цена деления шкалы модельных электрометров для различных геометрических размеров и эффективных масс.
Рис. 1. Механический школьный электрометр с прикреплённым транспортиром
На рис. 1 представлена фотография современного электрометра. Он состоит из измерительной стрелки 1, закреплённой на вертикальном подвесе 2, соединённой с измерительным электродом 3. Конструкция помещена в металлический цилиндрический корпус 4, который в верхней части изолирован от измерительного электрода диэлектриком. Подведение к измерительному электроду 3 электрического заряда приводит к повороту измерительной стрелки 1 на угол . Его значение зависит от сообщённого вертикальному электроду 2 заряда Q .
На рис. 2 представлена схематически электрическая стрелка 1, повернутая на угол от вертикали. Предположим, что часть заряда, расположенного на половине стрелки q и подвеса 2 точечные, одинаковые и сосредоточены в центре тяжести половинок стрелки и электрода. Будем также предполагать, что измерительная стрелка имеет равные плечи, но каждое плечо имеет свою массу. Обозначим эти массы через m 1 и m 2. На точечный заряд q , расположенный в нижней точке А, на расстоянии r 1 от другого точечного заряда q , расположенного в точке В, действуют четыре силы: 1) сила тяжести половинки стрелки, 2) сила отталкивания Кулона , зарядов, находящихся на прямой АВ, 3) сила отталкивания Кулона , зарядов, находящихся на прямой А D и 4) сила реакции опоры стрелки . Такие же четыре силы действуют на заряд q , находящийся в верхней точке стрелки С.
Рис. 2. Расположение основных векторов задачи
Угол – угол между касательной в точке А и направлением действия силы . Запишем уравнение статики для моментов сил, действующих на концы уравновешенной стрелки (см. рис. 2)
где и – моменты сил тяжести половинок стрелки;
и – моменты кулоновских сил, действующих на нижнюю часть стрелки; и – моменты кулоновских сил, действующих на верхнюю часть стрелки; и – моменты сил реакции стрелки, – радиус-вектор, проведённый из точки подвеса стрелки О в точку А или в точку С.
Моменты сил реакции стрелки обращаются в нуль, поскольку угол между векторами векторного произведения равен . Проецируя (1) на ось, перпендикулярную чертежу на рис. 2, получим равенство
где – сила кулоновского взаимодействия точечных зарядов на прямой АВ, – сила кулоновского взаимодействия зарядов на прямой А D , м/Ф – постоянная в законе Кулона, – электрическая постоянная, – расстояние между зарядами на прямой АВ, – расстояние между зарядами на прямой А D , – эффективная масса стрелки, g – ускорение свободного падения.
Подставляя в (2) силы Кулона и, учитывая, что прибор измеряет полный заряд, находящийся на стрелке и измерительном электроде , получим зависимость измеряемого заряда от угла отклонения стрелки
– масштаб измеряемого заряда системы. Он является базовым физическим параметром любого электрометра.
Таблица 1. Зависимость масштабов заряда модели Q * от параметров стрелки (масштаб заряда в нКл)
L (мм) / m ( мг)