ZASADA ZACHOWANIA ŁADUNKU ELEKTRYCZNEGO. RÓWNANIE CIĄGŁOŚCI ŁADUNKU.

Zasada zachowania ładunku elektrycznego - doświadczenie i opis

Nasz doświadczalny zestaw zostanie utworzony z dwóch elektroskopów, których metalowe pręty ze wskazówką zostaną zwarte odpowiednio skonstruowaną metalową rurą. Konstrukcja rury pozwala na łatwe rozsunięcie i rozłączenie wspomnianych elektroskopów. Dodatkowo będzie potrzebna winidurowa pałka, którą naelektryzujemy przez pocieranie.

Przy pomocy odpowiednio zamocowanej metalowej rury łączymy dwa elektroskopy tak jak to zostało ukazane na pierwszym poniższym rysunku.

Następnie zbliżamy z jednej strony do rury naelektryzowaną ujemnie pałkę winidurową. Zbliżamy ale nie dotykamy, tak by do układu elektroskopów nie mógł się przedostać ładunek z zewnątrz i obserwujemy. Patrz na poniższą ilustrację.

W kolejnym kroku – przedstawionym na rysunku powyżej – oddalamy od siebie elektroskopy oraz zaraz potem odkładamy daleko na bok winidurową pałkę i dalej obserwujemy.

W ostatnim kroku ponownie łączymy układ poprzez złożenie do pozycji wyjściowej. W trakcie wykonywania tej czynności przyglądamy się zachowaniu wskazówek elektroskopów. Efekt naszkicowany został na poniższym rysunku.

Wyjaśnienie zjawiska:

Na początku doświadczenia dwa połączone ze sobą elektroskopy nie posiadają wypadkowego ładunku elektrycznego ponieważ wskazówki są w pozycji pionowej.

Po zbliżeniu do metalowej rury naładowanej pałki winidurowej wskazówki elektroskopów wychyliły się. Jest to związane z elektryzowaniem przez indukcję. Elektrony winidurowej pałki odepchnęły od siebie swobodne elektrony metalowej rury na prawą stronę. Na pręcie prawego elektroskopu pojawiło się więcej ładunków ujemnych. W takim razie na pręcie lewego elektroskopu pojawił się niedobór ładunków ujemnych czyli zyskał on wypadkowy ładunek dodatni. Należy pamiętać, że w przewodniku tylko elektrony się przemieszczają. Dodatnie jadra atomów są nieruchome w jego sieci krystalicznej.

Po rozsunięciu elektroskopów i odłożeniu pałki winidurowej nadal utrzymuje się stan nadmiaru elektronów na prawym elektroskopie oraz ich niedoboru na lewym. Wskazówki są nadal wychylone.

Po ponownym zetknięciu elektroskopów poprzez metalową rurę wskazówki wracają do pozycji wyjściowej. Teraz wskazują tak jak na starcie brak ładunku wypadkowego. Znaczy, że po ponownym połączeniu pod nieobecność pałki winidurowej elektrony powróciły w swe dawne lokalizacje.

Wniosek:
W takim układzie jak dwa elektroskopy połączone ze sobą metalową rurą, do którego nie ma bezpośredniego kontaktu z zewnątrz elektrony (ładunki) mogą przepłynąć z jednego elektroskopu na drugi (wychylenie wskazówek) ale całkowita ilość ładunków nie ulega zmianie (powrót do pozycji wyjściowej wskazówek)

Jeśli ładunek nie zostałby zachowany to przynajmniej na jednym z elektroskopów wskazówka nadal by się wychylała.