Электростатика - Большие электрические весы | Печать |
Ученикам - Учебник по физике
08.01.2013 19:53

С помощью микро-микровесов можно измерять заряд предмета, выражая его как определенное число элементарных зарядов. Мы знаем, что этот метод пригоден, когда число элементарных зарядов мало, а сам предмет — микроскопический. Будет ли он также пригоден для большого числа элементарных зарядов? Действительно, большое число элементарных зарядов не поместится на микроскопическом предмете. С другой стороны, если предмет достаточно велик, чтобы удерживать большой заряд, он будет слишком велик для микро-микровесов. Следовательно, микро-микровесы не годятся для определения большого числа элементарных зарядов.
Как же, однако, можно измерить большой заряд, рассматривая его как совокупность элементарных зарядов? Имеется несколько способов, но наиболее простой из них заключается в устройстве весов большего размера. Требуются весы, которые достаточно велики, чтобы поместить шар из опыта Кулона или другой подобный предмет. Если можно измерить заряд на таком предмете, выразив его определенным числом элементарных зарядов, то тогда мы сумеем измерить любые заряды, как совокупности элементарных зарядов. Действительно, в следующем разделе мы увидим, что коль скоро удалось измерить один большой заряд, то опыт Кулона позволит измерить любой другой заряд, выразив его числом элементарных зарядов.
Новые весы должны быть достаточно велики, чтобы на них можно было поместить достаточно большой предмет, и в то же время должна быть известна электрическая сила, действующая на элементарный заряд между пластинами.До тех пор пока неизвестна сила, действующая на элементарный заряд, весами можно пользоваться только для измерения больших зарядов, выраженных в произвольных единицах заряда.) Если бы можно было точно проделать опыт Милликена на больших весах, то можно было бы непосредственно сравнить большой заряд с элементарным зарядом. К несчастью, провести опыт Милликена на больших весах практически невозможно. Однако имеется способ обойти эту трудность: можно построить большие весы, в которых сила, действующая на каждый элементарный заряд между пластинами, в точности равна силе, действующей на элементарный заряд в микро-микровесах. Для постройки таких больших весов необходимо узнать, как размеры весов связаны с силой, которую они создают. Тогда можно увеличить размеры весов без изменения силы.
elektricheskie-vesy1 elektricheskie-vesy2

Чтобы выбрать масштаб для весов, нужно изменить как площадь пластин, так и расстояние между ними. Можно опытным путем выяснить влияние каждого из этих изменений как с микро-микровесами, так и с заряженными пластинами, далеко отстоящими друг от друга и создающими силы, которые действуют на большие заряды.
Если пользоваться пластинами большей площади с тем же расстоянием между ними, присоединенными к той же батарее у то сила, действующая на заряд между ними, не изменяется. Однако если увеличить расстояние между пластинами с той же присоединенной к ним батареей, то сила уменьшится обратно пропорционально расстоянию . Уменьшение электрической силы можно скомпенсировать применением большего числа батарей для зарядки пластин. Так как сила возрастает пропорционально числу батарей , то при всяком увеличении в два раза расстояния между пластинами нужно удвоить число батарей. Непосредственная проверка подтверждает это. Пока размеры пластин велики по сравнению с расстоянием между ними, электрическую силу можно поддерживать неизменной, увеличивая расстояние между пластинами и в том же отношении увеличивая число батарей. Площадь пластин не играет роли. Поэтому, для того чтобы довести электрические -микровесы до удобных размеров, применяются большие параллельные металлические пластины с надлежащим расстоянием между ними. Чтобы электрическая сила, действующая на элементарный заряд между пластинами, была такая же, как и в микро-микровесах, нужно заряжать пластины соответственно расстоянию между ними достаточным числом батарей, соединенных последовательно.


Установка терминалов оплаты QIWI в учебных заведениях на сайте www.arendamest.ru