Электростатическая индукция

Свистунов Илья, 7 класс
Научный руководитель: А.Ю.Свистунов

  Под электростатической индукцией понимают явление перераспределения зарядов в проводнике под действием внешнего электрического поля. Это явление в условиях школьной физической лаборатории демонстрируют так: к двум электрометрам, металлические сферы которых соединены между собой проводником, подносят сбоку наэлектризованный предмет - источник внешнего электрического поля. При этом наблюдают отклонение стрелок обоих электрометров.

 Затем убирают проводник, соединяющий металлические сферы электрометров и источник внешнего электрического поля. При этом оба электрометра оказываются заряженными. Чтобы доказать, что знаки зарядов обоих электрометров противоположные, экспериментатор вновь соединяет сферы электрометров проводником. Это приводит к тому, что их заряды компенсируются. Отсюда делают вывод, что заряды обоих электрометров взаимно противоположные. Для того чтобы продемонстрировать это явление в условиях домашней лаборатории, воспользуемся двумя маленькими приводящими воздушными шариками на изолирующих нитях.

 Возьмём в одну руку оба шарика за их нити так, чтобы шарики оказались на одном уровне. При этом они будут касаться друг друга, образовав собой единый составной проводник. В другую руку возьмем источник внешнего электрического поля - предварительно наэлектризованную бумагой пластину из оргстекла. В результате такой электризации пластина окажется заряженной положительным зарядом. Если теперь начать сближать шарики и наэлектризованную пластину, то шарики сначала сориентируются вдоль поля пластины – один из  них окажется ближе к пластине, а второй - дальше от неё. При дальнейшем сближении можно будет увидеть, что составной проводник из шариков «распадается» на части: шарик, находящийся ближе к пластине, начинает притягиваться к ней, а шарик, находящийся дальше от нее - отталкиваться.

 Это происходит потому, ещё до распада составного проводящего тела, в нем произошло перераспределение зарядов - шарик, находящийся ближе к пластине, приобрёл отрицательный заряд, а шарик, находящийся дальше - положительный. При уменьшении расстояния от шариков до заряженной пластины, силы электрического взаимодействия увеличились - составное проводящее тело распалось. Чтобы доказать, что на шариках возникли взаимно противоположные заряды, нужно в тот момент, когда составное тело распалось, попытаться развести оба шарика в стороны. Если теперь сблизить шарики между собой, можно будет увидеть, что они притянутся друг к другу. Так как разноименные заряды притягиваются, то это и есть доказательством того, что в составном проводнике наблюдалось явление электростатической индукции.

Плавающий картофель

Сень Богдан, 7 класс
Научный руководитель: А.И. Песин

  При изучении условий плавания тел весьма удобным объектом для исследования может служить картофель, так как его плотность весьма близка к плотности воды. Для опытов понадобятся: сосуд вместимостью 1 литр, клубни картофеля, кухонная соль и столовая ложка. Опыты выполняются следующим образом. Литровую стеклянную банку наполовину заполняют водой и кладут клубень картофеля.

 Картофель в воде тонет и оказывается на дне сосуда. Растворим одну столовую ложку соли в воде. Обнаруживаем, что никаких изменений с картофелем не произошло. Добавим еще две ложки соли. Картофель начинает медленно всплывать и, оторвавшись от дна, зависает на определенном уровне. После растворения пяти ложек соли, картофель всплывает и плавает на поверхности воды. Такое поведение картофеля в воде обусловливается соотношением его плотности и плотности жидкости. Плотность картофеля выше плотности чистой воды. Поэтому картофель в ней тонет. При растворении соли плотность жидкой среды увеличивается. Когда она превысит плотность картофеля, клубень всплывает.

 В основе этого опыта лежит известный закон Архимеда, древнегреческого ученого, математика и механика. Еще в третьем веке до нашей эры он сформулировал «правило плавания тел», которое гласит: «... если вес тела меньше выталкивающей силы, тело всплывает на поверхность жидкости до тех пор, пока вес вытесненной погруженной частью тела жидкости не станет равным весу тела; если вес тела больше выталкивающей силы, тело тонет; если же вес тела равен ей, тело плавает внутри жидкости». Закон Архимеда - основа теории плавания тел в жидкостях и газах.