Mis on kehade elektrifitseerimine? Definitsioon, lihtsad füüsilised katsed lastele. Elektrilaengu jäävuse seadus Millised meetodid on olemas kehade elektrifitseerimiseks
Juba iidsetel aegadel teati, et kui merevaiku villale hõõruda, hakkab see kergeid esemeid enda poole tõmbama. Hiljem avastati sama omadus ka teistel ainetel (klaas, eboniit jne). Seda nähtust nimetatakse elektrifitseerimine, ja kehad, mis suudavad pärast hõõrumist muid esemeid enda poole meelitada, elektriseeritakse. Elektrifitseerimise fenomeni selgitati hüpoteesi alusel laengute olemasolu kohta, mida elektrifitseeritud keha omandab.
Lihtsad katsed erinevate kehade elektrifitseerimisel illustreerivad järgmisi punkte.
- Laenguid on kahte tüüpi: positiivne (+) ja negatiivne (-). Positiivne laeng tekib siis, kui klaas hõõrub vastu nahka või siidi, ja negatiivne laeng tekib siis, kui merevaik (või eboniit) hõõrub vastu villa.
- Laengud (või laetud kehad) suhtlevad üksteisega. Nagu tasud tõrjuvad, erinevalt tasudest $-$ tõmbavad.
Elektrifitseerimise olek saab üle kanda ühelt kehalt teisele, mis on seotud elektrilaengu ülekandega. Sel juhul saab kehale üle kanduda suurem või väiksem laeng ehk laengul on suurusjärk. Hõõrdumisel elektrifitseerides saavad mõlemad kehad laengu, üks $-$ positiivne ja teine $-$ negatiivne. Tuleb rõhutada, et hõõrdumisega elektrifitseeritud kehade laengute absoluutväärtused on võrdsed, mida kinnitavad arvukad katsed.
Miks kehad elektristuvad (st laengud) hõõrdumise käigus, sai võimalikuks seletada pärast elektroni avastamist ja aatomi ehituse uurimist. Nagu teate, koosnevad kõik ained aatomitest, mis omakorda koosnevad elementaarosakesed$-$ negatiivselt laetud elektronid, positiivselt laetud prootonid ja neutraalsed osakesed $-$ neutronid. Elektronid ja prootonid on elementaarsete (minimaalsete) elektrilaengute kandjad. Prootonid ja neutronid (nukleonid) moodustavad aatomi positiivselt laetud tuuma, mille ümber pöörlevad negatiivselt laetud elektronid, mille arv võrdub prootonite arvuga, nii et aatom tervikuna on elektriliselt neutraalne. IN normaalsetes tingimustes aatomitest (või molekulidest) koosnevad kehad on elektriliselt neutraalsed. Hõõrdeprotsessi käigus võivad aga osa aatomitest lahkunud elektrone liikuda ühest kehast teise. Elektronide liikumine ei ületa sel juhul aatomitevahelisi kaugusi. Kuid kui kehad pärast hõõrdumist eraldatakse, osutuvad need laetuks: keha, mis loobus osa elektronidest, laeb positiivselt ja keha, mis omandas need $-$, on negatiivse laenguga.
Seega kehad elektrifitseeritakse, see tähendab, et nad saavad elektrilaengu, kui nad kaotavad või omandavad elektrone. Mõnel juhul põhjustab elektriseerumist ioonide liikumine. Sel juhul uusi elektrilaenguid ei teki. Elektriseerivate kehade vahel on ainult olemasolevate laengute jagunemine: osa negatiivsetest laengutest liigub ühest kehast teise.
Kehade elektrifitseerimine
Õppetunni kordamine ja üldistamine
eksperimentaalsete ülesannete täitmisega kaartide abil
8. KLASSI ALUSKURSUS
Tunni eesmärgid: jätkata füüsiliste nähtuste vaatlemise, teoreetiliste põhimõtete katsetamise ja instrumentide kasutamise oskuste arendamist; anda võimalus katsete läbiviimiseks iga õpilase arengutaset arvestades (diferentseeritud lähenemine individuaalsete ülesannete kaartide koostamisel); Näidake õpilastele, kuidas puhastada õhku kahjulikest lisanditest, keskenduge vajadusele järgida ettevaatusabinõusid tulekahjude ja õnnetuste vältimiseks tööl ja kodus.
Tunniplaan (laual)
1. Katseülesannete täitmine kaartide abil.
2. Katsetulemuste arutelu põhiküsimustes:
elektrifitseerimine, kehade elektrifitseerimise meetodid;
kahte tüüpi laenguid, laengute koostoime;
elektriväli.
3. Selgitus. Staatiline elekter, selle kasutamine ja sellega võitlemine.
Tundide ajal
Tahaksin oma õppetundi alustada katkendiga Elizaveta Kulmani luuletusest “Välk”:
- Kes saab minuga võrrelda?
- Mina! - Võimas tamm ütles:
Uhke topi kiikumine.
Kurjakuulutavatest pilvedest
Lendav madu
Äkki sähvatas välk
Ja ta murdis tugeva tamme,
Nagu laps mängib,
Lille vars oli painutatud.
- Kes saab minuga võrrelda?
- Mina! - kõlas Torn,
Kelle kuldne kroon
Tuli särab uhkelt,
Kui nad ei kata
Sellest on pilved nagu loor.
Kuid taevas avanes
Äikese jaoks.
Lendab nagu kohutav draakon
Haigutava suuga;
Hetk – ja see oli kadunud
Suunduge uhke torni poole,
Ainult mustad ojad
Voolab mööda seinu alla
Sula kuld.
- Ei. Keegi pole minuga võrdne! -
Ta ütles noolega
Sukeldu merelainetesse,
Kus just nüüd üleolevalt
Sõjalaev kihutas.
Minuti pärast pauguga
Põlemine jääb
See paiskus õhku laiali.
Siis on jälle kõik merel
Kukkus, vajus,
Ja imeline struktuur
Nagu poleks seda kunagi juhtunud...
Välk on majesteetlik ja ähvardav loodusnähtus, mis tekitab meis tahes-tahtmata hirmutunde. Pikka aega ei osatud seletada äikesenähtuste põhjuseid. Inimesed pidasid äikest jumalate tegudeks, kes karistasid inimest tema pattude eest. Välgu olemus hakkas selgemaks saama pärast 18. sajandil vene teadlaste M. V. Lomonosovi ja G. Richmani ning Ameerika teadlase B. Franklini tehtud uuringuid.
M.V. Lomonossovi selgitus oli järgmine. Maa atmosfääris on õhk pidevas liikumises. Tõusvate ja laskuvate õhuvoolude vastastikuse hõõrdumise tõttu elektristuvad õhuosakesed ja põrkudes kokku pilvedes olevate veepiiskadega, annavad neile oma laengu. Seega kogunevad aja jooksul pilvedesse väga suured laengud. Need on välgu põhjuseks.
Oleme pidevalt arvukate masinate, masinate ja inimese enda tekitatud elektrilahenduste ookeanis (näiteks kõndides kammime juukseid). Need väljavoolud ei ole muidugi nii võimsad kui loomulik välk, mistõttu me tavaliselt ei märka neid, välja arvatud kerged torked, mida mõnikord kogeme, kui puudutame käega metallist eset või teist inimest. Kuid sellised heitmed on olemas ja, nagu suured välgud, võivad põhjustada tulekahjusid ja plahvatusi, tuua kaasa olulisi kaotusi, kahjustusi ja vigastusi, kui me ei tea, miks need tekivad ja kuidas end nende eest kaitsta.
Tänases õppetükis me mitte ainult ei kinnista teadmisi, mille saime teemade "Kehade elektrifitseerimine" ja "Aatomi struktuur" uurimisel, vaid käsitleme ka mitmeid muid probleeme. Näiteks kuidas tulla toime staatiliste laengutega tööl ja kodus? Kas neid on võimalik inimeste hüvanguks tööle panna?
Alustame eksperimentaalsete ülesannete täitmist. Vajalik varustus ja ülesannete kaardid on teie laudadel (igas lauas istub kaks õpilast). Iga katseseeria läbimiseks antakse teile 7–10 minutit ja neid on kolm.
Esimene katseseeria
Elektrifitseerimine. Kehade elektrifitseerimise meetodid
1 Erinevate kehade elektrifitseerimise uuring
Seadmed ja materjalid: plastkile, pabeririba, atsetaatsiiditükk, plastikpliiats, statiiv, niit, pliiats.
Töökäsk
1. Riputage pliiats statiivi jala kahele niidile.
2. Asetage kile lauale ja hõõruge seda atsetaatsiiditükiga. Tooge polüetüleen ja siid vaheldumisi riputatud pliiatsi otsa. Mida sa jälgid?
3. Tehke sarnaseid katseid plastikust pliiatsi, joonlaua, paberiga, hõõrudes neid polüetüleenile või siidile.
4. Asetage paberiribale kile ja suruge need käega tugevalt kokku. Jaotage ribad laiali ja viige need seejärel üksteisele lähemale. Kas nad suhtlevad üksteisega?
5. Vasta küsimustele:
a) Kuidas saab keha elektrifitseerida?
b) Kas mõlemad kehad elektristuvad kokkupuutel?
c) Kuidas tuvastada keha elektriseerumist?
2 Elektriseerumise jälgimine kahe erineva keha (kumm ja liikuv õhk) kokkupuutel
Seadmed ja materjalid: paksuseinaline kummist toru, pump, elektromeeter.
Töökäsk
1. Asetage kummist toru pumba liitmikule ja tehke 10-15 teravat pumpa, jälgides, et te ei puudutaks toru oma kätega.
2. Tooge toru koos pumbaga elektromeetri kuuli külge.
3. Jälgige elektromeetri nõela kõrvalekallet.
5. Mõelge, kus praktikas võime sarnast nähtust kohata.
Õpetaja kommentaarid
(pärast kogemuse analüüsimist).
Sarnast nähtust täheldatakse erinevate gaaside ja vedelike pumpamisel läbi voolikute, eriti naftasaaduste - bensiini, petrooleumi jne. Kuula artiklit ajalehest:
«Kell oli juba pärast südaööd, kui Kambarski naftabaasi töötaja I. Tretjakov, täitnud kaheksa paaki lennukibensiini, täitmisvooliku teise tühja konteinerisse kallas. Niipea, kui voolik paagi kaela puudutas, paiskus kõrgele 15-meetrine ereoranž tulesammas. Tretjakovi paiskas võimas lööklaine tankidest kaugele. Plahvatus toimus vooliku otsa kokkupuutel paagi seinaga ja sellest tuleneva staatilise elektri tühjenemisega...”
3 Liiva ja lehtri kui kahe erineva keha elektrifitseerimise vaatlemine kokkupuute protsessis
Seadmed ja materjalid Kabiin: plastiklehter, statiiv, elektromeeter.
Töökäsk
1. Võtke plastikust lehter ja kinnitage see statiivi jalga elektromeetri kuuli kohal.
2. Valage lehtri servale kuiva jõeliiva nii, et see veereks mööda lehtrit alla elektromeetri kuuli. 3. Jälgige elektromeetri nõela kõrvalekallet.
4. Püüdke vaadeldavat nähtust selgitada.
5. Mõelge, kus praktikas võime sarnaseid nähtusi kohata.
Õpetaja kommentaarid(pärast kogemuse analüüsimist).
Kuula artiklit ajakirjast: „Kui juht valas ämbrist läbi plastlehtri mootorratta kütusepaaki bensiini, hüppas äkitselt lehtri serva ja ämbri vahele säde ning seejärel põlev tõrvik. paagi kaelast ilmus bensiin. Bensiini-õhu segu süttimisallikaks oli staatilise elektri tühjenemine.
Selliste väljavoolude vältimiseks ladustamisel, transportimisel ja tankimisel on soovitatav kasutada ainult metallist ämbreid, kanistreid ja lehtreid ning mitte kasutada plastmahuteid.
4 Elektrifitseerimine. Kehade elektrifitseerimise meetodid. Paberi elektriseerumise jälgimine kummirulli kohal liikumisel
Seadmed ja materjalid: kuiv klaasplaat (teksoliit, eboniit), paberileht, kummirull, elektromeeter.
Töökäsk
1. Asetage paberileht klaasplaadile.
2. Keerake kummirulliga mitu korda üle paberi, surudes seda liikumise ajal tugevalt vastu lehte.
3. Tooge elektromeetri kuuli juurde paberileht ja jälgige selle nõela paindet.
4. Tehke sama kummirulliga.
5. Püüdke vaadeldavat nähtust selgitada.
6. Mõelge, kus praktikas võime sarnaseid nähtusi kohata.
Õpetaja kommentaarid
(pärast kogemuse analüüsimist).
See katse näitab, kuidas paber elektrifitseeritakse trükimasinates (kummist rull täidab selle masina silindrite rolli). Ühes tselluloosi- ja paberitehases ei suudetud mõnda aega kindlaks teha kiiresti liikuva paberilindi sagedaste purunemiste põhjust. Kutsuti teadlased. Nad selgitasid välja, et põhjuseks oli rihma elektrifitseerimine, kui see hõõruti vastu rullikuid. Selline spontaanne elektrifitseerimine on väga ohtlik, sest võib põhjustada tulekahju.
Enne teise katseülesannete seeria arutelu juurde asumist vastake küsimustele:
Millal saab keha kohta öelda, et see on elektrifitseeritud või et sellele on antud elektrilaeng? (Õpilaste vastused.)
Millise järelduse saab veel esimesest katseseeriast teha? (Peaaegu kõiki kehasid saab elektrifitseerida; elektrifitseeritud keha suhtleb mis tahes kehaga.)
Liigume edasi katsete juurde.
Teine katseseeria
Kahte tüüpi tasusid. Laengu interaktsioon
5 Erinevate kehade elektrifitseerimise uuring
Seadmed ja materjalid: paberhülss siidniidil, riputatud statiivile, 30 cm pikkune pleksiklaasist millimeetrijaotusega mõõtejoonlaud, kummiriba mõõtudega 300 x 300 mm, pabeririba mõõtudega 30 x 300 mm, tükk nailonkangast.
Töökäsk
1. Elektrifitseerige kummiriba ja pleksiklaasist joonlaud hõõrdumise, vajutamise, löömise teel. (Pleksiklaas on kummiga suhtlemisel positiivselt laetud.)
2. Laadige niidil rippuv paberihülss laetud joonlaua abil.
3. Asetage laetud joonlaud ja kummiriba vaheldumisi laetud kassetipesale, ilma seda puudutamata, ja jälgige nende koostoimet. Milliste laengutega on kassetipesa ja kummiriba laetud?
4. Tehke laetud varruka abil kindlaks laengumärgid teile pakutavatel kehadel pärast seda, kui need on üksteise vastu elektrifitseeritud. Tabeli tulemused:
Elektrifitseeritud kered
Pleksiklaasist
Kummist
Polüetüleenist
Paberi kohta
Oh nailon
Pleksiklaas
0
+
Kumm
-
0
Polüetüleen
0
Paber
0
Capron
0
6 Laetud kehade vastastikmõju uurimine. Kahte tüüpi tasusid
Seadmed ja materjalid: plastkile, pabeririba, plastikust käepide, statiiv.
Töökäsk
1. Riputage väike plastkiletükk niidile statiivi jala külge ja hõõruge seda ettevaatlikult (et niit ei katkeks) paberiga.
2. Elektrifitseerige paber- ja polüetüleenribad. Selleks asetage paberiribale kile ja siluge see käega. Tõstke ribad otstest üles, ajage need laiali ja viige need aeglaselt üksteise poole. Kuidas nad omavahel suhtlevad?
3. Too paberi- ja plastribad vaheldumisi niidil rippuva kile külge ning jälgi nende koostoimet.
4. Vasta küsimustele:
Kuidas iga riba filmiga suhtleb?
Kuidas seletada interaktsiooni erinevust?
Milliseid kahte tüüpi laenguid leidub looduses?
Kuidas sarnaselt laetud kehad interakteeruvad?
Kuidas vastastikku laetud kehad interakteeruvad?
5. Asetage plastikpliiats, hõõrudes esmalt paberile ja seejärel polüetüleenile, niidil rippuva laetud plastkile külge. Kas mõlemal juhul ilmusid plastikust käepidemele sama märgi laengud?
7 Kahte tüüpi tasusid. Laengute koostoime. Kahe laetud keha vastastikmõju
Seadmed ja materjalid: kahe lapse oma õhupall, ajaleht, klaaspulk, siidkangatükk (paber).
Töökäsk
1. Elektrifitseerige pallid, hõõrudes neid vastu ajalehte (ükshaaval).
2. Riputage need pikkadele niididele kõrvuti.
3. Jälgi pallide tõrjumist.
4. Selgitage vaadeldud nähtusi.
5. Mõelge, kuidas, kui teie käsutuses on klaaspulk ja siidkangatükk (paber), saate kuulil laengu märki määrata. Tehke oma oletuse kinnitamiseks eksperiment.
6. Selgitage katse tulemusi.
Milliseid järeldusi saab teha teisest katseseeriast?
Looduses on kahte tüüpi elektrilaenguid.
Nagu laengud tõrjuvad üksteist ja erinevalt laengud tõmbavad.
Elektrifitseerimisel võib sama keha laetud olla ühel juhul positiivselt ja teisel juhul negatiivselt, olenevalt keha ainest, millega see kokku puutub.
Liigume edasi kolmanda ja viimase katsete seeria juurde.
Kolmas katseseeria
Elektriväli
8 Laetud kehade interaktsioonijõu sõltuvuse uurimine laengute absoluutväärtusest ja nendevahelisest kaugusest
Seadmed ja materjalid: polüetüleenkiled (2 tk.), pabeririba.
Töökäsk
1. Aseta kaks plastkilet kõrvuti lauale (paralleelselt) ja tõmba üks kord käega üle. Tõstke kiled otstest üles, eraldage need ja tuues neid aeglaselt üksteisele lähemale, jälgige nende koostoimet.
2. Korrake katset samade kiledega, hõõrudes neid käega. Kuidas muutus filmide vaheline interaktsioonijõud?
3. Tehke sarnaseid katseid plastkile ja paberiribaga. Nende elektrifitseerimiseks asetage paberiribale kile ja hõõruge neid käega (esimesel korral - kergelt, teisel korral - tugevamalt). Iga kord eraldage ribad ja tuues neid aeglaselt üksteisele lähemale, jälgige nende koostoimet.
4. Vasta küsimustele:
Milliste kriteeriumide järgi hindate laetud kehade vastastikmõju tugevust?
Kuidas interakteeruvad laetud polüetüleen polüetüleeniga ja polüetüleen paberiga?
Kas elektrijõud mõjutab mõlemat laetud keha?
Mis määrab laetud kehade vastasmõju jõu?
Kuidas sõltub laetud kehade vastasmõju jõud laengute väärtusest ja nendevahelisest kaugusest?
9 Elektriväljas hõljuva laetud kohevuse vaatlemine
Seadmed ja materjalid: plastikust joonlaud, vatipall.
Töökäsk
1. Aseta lauale plastikust joonlaud ja hõõru seda paberiga.
2. Kohvitage väga väike vatitull ja asetage see joonlauale.
3. Tõstke elektrifitseeritud joonlaud üles ja puhuge õrnalt ebemed sellelt ülespoole.
4. Aseta kiirelt joonlaud koheva põhja ja jälgi, kuidas see laetud joonlaua elektriväljas hõljub. (Kui kohev joonlaua külge kleepub, puhuge see maha ja korrake katset uuesti, kuni kohev hõljub.)
5. Vasta küsimustele:
Millise laengu sai kohev võrreldes valitseja laenguga - sama või erineva?
Millised jõud mõjutavad kohevust selle hõljumisel?
Miks kohev elektriväljas ei kuku?
Õpetaja kommentaar
(pärast kogemuse analüüsimist).
See katse näitab võimalust tasakaalustada kehale mõjuvat gravitatsioonijõudu jõuga elektriväli. Joonlaua elektriväljas hõljuv laetud vatt mängib Ioffe'i ja Millikani katsetes õlitilga (või tsingitolmu täpi) rolli.
10 Elektriväljade eest kaitsmise kogemus
Seadmed ja materjalid: elektromeeter, pleksiklaasist plaat, statiiv, metallklaas (fooliumist), plastikklaas, villase riide tükid.
Töökäsk
1. Elektrifitseerige plaat ja kinnitage see statiivi jalga elektromeetri kohal, kuid veidi küljele, lühikese vahemaa tagant.
2. Jälgige elektromeetri nõela kõrvalekallet.
3. Asetage elektromeetri kuulile metalltops. (Tähelepanu! Katse läbiviija käsi peab olema klaasist isoleeritud.) Jälgige elektromeetri nõela naasmist nullasendisse.
4. Eemaldage klaas. Nool peaks naasma algsesse asendisse.
5. Asetage elektromeetri kuulile plastiktops. Jälgige elektromeetri nõela läbipaindenurga vähenemist.
6. Eemaldage klaas ja jälgige elektromeetri nõela naasmist algasendisse.
7. Püüdke vaadeldavaid nähtusi selgitada.
Õpetaja kommentaar(pärast kogemuse analüüsimist).
Kogemused näitavad, et metallkeha sees ei ole välja.
Milliseid järeldusi saab teha kolmandast katseseeriast?
Ruumis, kus elektrilaeng asub, on elektriväli ja selle mõju laetud kehade lähedal on tugev, neist kaugel nõrgem.
Elektrivälja toime eest saate end “kaitsta” metallekraaniga.
Tulemuste arutelu.Õpilased plaanile vastavas kindlas järjekorras, lühidalt
(1–2 min) räägivad oma katsetest ja vastavad ülesandekaardil esitatud küsimustele. Õpetaja kommenteerib, parandab, täiendab (näitekommentaarid on toodud tekstis varem). Õpilased kirjutavad katsete nimed vihikusse, et hiljem kirjalikult aru anda.
Staatilise elektri kasutamine ja sellega võitlemine. Täna uurisime eksperimentaalselt elektrilaengute akumuleerumise nähtust, s.o. staatiline elekter. See võib teenindada inimest:
V meditsiinilistel eesmärkidel– kasutatakse nn staatilist dušši, mis mõjub organismile positiivselt, hingamiselundite raviks kasutatakse spetsiaalseid elektriaerosoole;
õhu puhastamiseks tolmust, tahmast, happe- ja leelisaurudest elektrostaatilisi filtreid kasutades;
jooniste, graafikute, tekstide kiireks reprodutseerimiseks elektrokoopiamasinates (eelkõige koopiamasinates), kangaste kiireks ja vastupidavaks värvimiseks värvimishoonetes;
kala suitsutamiseks kalatehastes - spetsiaalsetes elektrikambrites, kus liigub positiivse laenguga laetud kalaga konveier ja elektroodid on negatiivse laenguga. Seda meetodit kasutades toimub suitsetamine kümneid kordi kiiremini kui ilma elektriväljata.
Staatiline elekter võib tekitada kahju nii tööl kui ka kodus, mistõttu tuleb sellega sageli tegeleda. Seega õhuga hõõrdumisel lennuk elektriseerub, nii et pärast maandumist ei saa te selle külge kohe metallredelit kinnitada: võib tekkida tühjenemine, mis põhjustab tulekahju. Esmalt tühjendatakse õhusõiduk, mille jaoks lastakse lennuki nahaga ühendatud metallkaabel maapinnale ja heide toimub maapinnale. Mikroheitmed tekivad siis, kui inimene kõnnib polümeerkattega põrandal või võtab seljast sünteetilised riided. Staatilise elektri kahjulike mõjude neutraliseerimiseks:
– tootmises masinad ja masinad maandatakse, õhku niisutatakse, kasutatakse spetsiaalseid laengu neutralisaatoreid;
– kodus niisutavad ruume, kasutavad põrandapesul spetsiaalseid veelisandeid, riietele antistaatilisi aineid.
Kodutöö: kirjutage sellel teemal aruanne, milles teete järeldused kõigi selles õppetükis tehtud katsete kohta ( kõikide katsete nimed kirjutab õpetaja eelnevalt tahvlile).
Kirjandus
Burov V.A., Ivanov A.I., Sviridov V.I. Frontaalsed eksperimentaalsed ülesanded füüsikas. 9. klass. – M.: Haridus, 1986.
Burov V.A., Kabanov S.F., Sviridov V.I. Frontaalsed eksperimentaalsed ülesanded füüsikas 6.–7. – M.: Haridus, 1981.
Gorev L.A. Meelelahutuslikud katsed füüsikas. – M.: Haridus, 1985.
Füüsika lugemisraamat. / Comp. I.G. Kirillova. – M.: Haridus, 1986.
Luppov G.D. Molekulaarfüüsika ja elektrodünaamika viitemärkmetes ja katsetes. – M.: Haridus, 1992.
Peryshkin A.V., Rodina N.A. Füüsika-8. – M.: Haridus, 1993.
Tunni eesmärgid:
hariv:
esialgsete ideede kujunemine elektrilaengu, laetud kehade vastastikmõju, kahte tüüpi elektrilaengute olemasolu kohta.
kerede elektrifitseerimise protsessi olemuse selgitamine.
elektrifitseeritud keha laengu märgi määramine.
arendamine:
looduses ja tehnikas toimuvate elektrinähtuste tuvastamise oskuste arendamine.
elektrilaengute uurimise lühiajaloolise teabega tutvumine.
hariv:
arendada oskust töötada meeskonnas,
uudishimu kasvatamine.
Varustus: elektroskoop, elektromeetrid, fooliumhülss alusel, klaasist ja eboniidist vardad, karusnaha ja leelisetükk, polüetüleen, paber, teler, videomakk.
Tunniplaan
Aja organiseerimine.
Salvestus kodutöö: § 25, 26, 27. Täitke tabel.
Uue materjali selgitus:
Esmane juhtimine.
Õpitud materjali koondamine.
Kokkuvõtteid tehes. Hindamine.
Tundide ajal
“Leidke kõige algus ja saate paljust aru." (Kozma Prutkov.)
Õpilane 1: Kujutage ette seda stseeni:
IN Vana-Kreeka, ilusas Miletose linnas elas filosoof Thales. Ja siis ühel õhtul läheneb talle tema armastatud tütar. Selgitage, miks mu niidid sassi lähevad, kui töötan merevaigukarva võlliga, tolm ja õled jäävad lõnga külge. See on väga ebamugav.
Thales võtab spindli, hõõrub seda ja näeb väikseid sädemeid.
2. õpilane: Nad ütlevad tõtt: "Kui äike ei löö, siis mees ei löö risti." Ja mis on äike ilma välguta? Mitu miljonit korda peab välk välku sähvima, et mees teeks risti ja lõpuks mõtleks: mis see on?
Õpetaja: Tundub, et hõõrdunud merevaiguvärvli, mis tõmbab esemeid ligi, ja välgu vahel pole midagi ühist. Kuid kõik need on ELEKTRINÄHTUSED
Miks need nähtused tekivad? Mis on nende nähtuste olemus? Peame selle välja selgitama tänastes ja tulevastes õppetundides.
Kirjutame kuupäeva vihikusse, Klassitöö, tunni teema.
Elektrilised nähtused
Igaüks teist peaks tunni lõpuks suutma selgitada, mis on elektrilaeng ja elektrifitseerimine, kuidas laetud kehad omavahel suhtlevad ja kuidas töötab kõige lihtsam seade – elektroskoop.
Vaatleme kõigepealt mõiste "elekter" päritolu
Elektrienergia arengu ajalugu algab Mileetose Thalesega. Algul omistati väikeste esemete ligitõmbamise omadus ainult merevaigule (kivistunud vaik okaspuud). Mille nimest tuleb sõna elekter, sest kreeka keeles. elektron-merevaigukollane. (Kirjuta tahvlile)
Õpilane 3: Seda avastust mäletasid nad alles 16. sajandi lõpus ja 17. sajandi alguses. Inglise arst ja loodusteadlane William Gilbert (1544-1603) leidis, et paljud ained võivad hõõrdumisel elektristuda. Ta oli üks esimesi teadlasi, kes kiitis heaks kogemuse, eksperimenti uurimistöö aluseks.
Teaduslikud uuringud elektrilised nähtused said alguse Hilberti raamatust, kellele kuulub ka mõiste “elekter”. Gilbert uuris hoolikalt paljusid erinevaid kehasid ja ehitas selleks spetsiaalse elektrilise osuti, mida ta kirjeldab järgmiselt: "Tehke endale mis tahes metallist kolme-nelja tolli pikkune nool, mis on selle nõelal piisavalt liigutatav, nagu magnetiline osuti." Selle osuti, tänapäevaste elektroskoopide prototüübi abil tegi Gilbert kindlaks, et paljudel kehadel, "mitte ainult looduse poolt loodud, vaid ka kunstlikult valmistatud", on võime meelitada. Ta näitas, et hõõrdumine ei elektriseeri mitte ainult merevaigu, vaid ka paljusid teisi aineid: teemant, safiir, tihendusvaha, ning et need tõmbavad ligi mitte ainult kõrsi, vaid ka metalle, puitu, lehti, veerisid, mullatükke ning isegi vett ja õli. Siiski leidis ta, et paljusid kehasid „ei tõmba ega eruta ükski hõõrdumine”. Nende hulka kuuluvad mitmed vääriskivid ja metallid: "hõbe, kuld, vask, raud ja mis tahes magnet". Gilbert nimetas kehasid, millel on külgetõmbevõime, elektrilisteks, kehasid, millel see võime puudub, mitteelektrilisteks.
Õpetaja: Kui hõõrute merevaigutüki villale või klaaspulgale - paberile või siidile, võite kuulda kerget praksuvat heli, sädeleb pimedas ja varras ise omandab võime väikseid esemeid enda poole meelitada.
Keha, mis pärast hõõrumist tõmbab enda poole teisi kehasid, on väidetavalt elektriseerunud või sellele on antud elektrilaeng.
Katse 1. Elektriseerime kammi kuivadele juustele
Kehade üksteise külgetõmbe järgi saab otsustada, kas kehadel on elektrilaeng. On olemas instrumente, millega saab hinnata kehade elektriseerumist - elektroskoop (elektron - vaatlen).
Elektroskoop on füüsiline instrument, mida kasutatakse keha elektrilaengu tuvastamiseks.
Elektroskoobil on silindriline korpus, millest läbib metallvarras, mis on korpusest isoleeritud plastkorgiga. Varda ühes otsas on metallkuul ja teises? kaks liigutatavat kroonlehte.
Kui laetud keha puutub kokku elektroskoobi kuuliga, kalduvad selle kroonlehed teatud nurga võrra kõrvale, olenevalt laengu suurusest, mida suurem on elektroskoobi laeng, seda suurem on lehtede tõukejõud. Sarnaselt on konstrueeritud elektromeeter, mille puhul tõrjutakse varda küljest valgusnool.
Elektroskoobi tühjendamiseks võite seda lihtsalt käega puudutada. Seda saab teha näiteks raud- või vasktraadiga, kuid klaasist või eboniidist vardal laengud maasse ei lähe.
Elektrifitseerimine võib toimuda mitmel viisil:
1. KONTAKT
Newton viis läbi ka elektrikatseid, jälgides metallrõngale asetatud klaasi alla pandud paberitükkide elektrilist tantsu. Klaasi hõõrudes tõmbasid paberitükid selle külge, siis põrkasid maha, tõmbasid uuesti jne. Newton viis need katsed läbi 1675. aastal.
2. LÖÖBEL (lööge kummivoolikut järsult vastu massiivset eset ja viige see elektroskoobi juurde)
3.HÕRDUMINE
Gilbert toob välja, kuidas elektrifitseerimine toimub hõõrdumise teel: „Neid hõõrutakse kehadega, mis ei riku nende pinda ja toovad läiget, näiteks kõva siid, jäme mittemäärduv riie ja kuiv peopesa. Merevaiku hõõrutakse ka vastu merevaigu, teemanti, klaasi ja palju muud. Nii töödeldakse elektrikehi."
Kehasid hõõrutakse üksteise vastu, et suurendada nende kokkupuuteala.
Katse 2. Aseta paberiribale kile ja suru ribad käega tugevasti kinni. Jaotage ribad laiali ja viige need seejärel üksteisele lähemale.
Triibud _______________________.
Järeldus: kehasid saab elektrifitseerida ___ hõõrdumine ___________.
____ on alati seotud elektrifitseerimisega kaks _______ keha.
elektrifitseeritud pärast eraldamist_____ mõlemad _____ keha.
Tegime väga olulise järelduse:
Üks elektrifitseerimise tüüp on kehade hõõrdumine.
Sel juhul on alati kaasatud kaks (või enam) keha.
Mõlemad kered on elektrifitseeritud.
Nagu märkasite, on elektrifitseerimisega alati seotud kaks keha: merevaik koos karusnahaga; klaas siidiga jne. Sel juhul on mõlemad kehad elektrifitseeritud.
4. õpilane: Elektrifitseerimist täheldatakse ka siis, kui vedelikud hõõrduvad voolu ajal vastu metalle, samuti pritsivad kokkupõrkel. Esimest korda vedeliku elektriseerumist purustamise käigus märgati Šveitsi jugade juures 1786. aastal. Alates 1913. aastast on nähtust nimetatud balloelektriliseks efektiks.
Chomolungma N. Tensingi vallutaja 1953. aastal täheldas selle mäetipu lõunapoolse koli piirkonnas 7,9 km kõrgusel merepinnast 30 0 C ja kuiva tuulega kuni 25 m/s tugevat. üksteise sisse pistetud jäiste tenttelkide elektrifitseerimine. Telkide vaheline ruum oli täidetud arvukate elektrisädemetega. Kuuta öödel mägedes laviinide liikumisega kaasneb vahel rohekaskollane helk, mis teeb laviinid nähtavaks.
Kõik elektrifitseeritud kehad tõmbavad ligi teisi kehasid, näiteks paberitükke. Tõmbejõu järgi on võimatu eristada siidile hõõrutud klaaspulga elektrilaengut karusnahale hõõrutud eboniidist varda laengust. Mõlemad elektrifitseeritud pulgad tõmbavad ju paberitükke ligi.
5. õpilane: Charles Dufay (1698-1739) kehtestas kahte tüüpi elektrilise vastasmõju: külgetõmbe ja tõrjumise. Esiteks tegi ta kindlaks, et "elektrifitseeritud kehad tõmbavad elektrifitseerimata kehasid ligi ja tõrjuvad need kohe tagasi, kui need elektrifitseeritakse läheduse või elektrifitseeritud kehadega kokkupuute tõttu." Hiljem avastas ta "teise põhimõtte, mis on üldisem ja tähelepanuväärsem kui eelmised". "See põhimõte," jätkab Dufay, "on see, et elektrit on kahte tüüpi kõrge aste erinevad üksteisest: mina nimetan ühte liiki "klaasiks" elektriks, teist "vaiguks"... Nende kahe elektriliigi eripära on tõrjuda sellega sarnast ja meelitada ligi vastupidist. Nii näiteks tõrjub klaasielektriga elektrifitseeritud keha kõik kehad klaasielektriga ja vastupidi, vaiguelektriga tõmbab kehasid ligi. Samamoodi tõrjub vaik vaiku ja tõmbab klaasi ligi.”
Õpetaja: Niisiis, elektrilaeng? see mõõdab laetud kehade omadusi üksteisega suhelda.
Milliseid interaktsiooni liike te teate? (tõmme ja tõrjumine)
Tavapäraselt nimetati laenguid positiivseteks (siidiga hõõrutud klaasil) ja negatiivseks (merevaigul, eboniidil, väävlil, villaga hõõrutud kummil).
Positiivset laengut füüsikas tähistatakse +q või q-ga
Negatiivne laeng - -q
6. õpilane: Positiivsete ja negatiivsete laengute mõiste võttis 1747. aastal kasutusele Franklin. Eboniitpulk saab villa ja karusnaha elektristamisel negatiivse laengu, sest V. Franklin nimetas kummipulgale tekkinud laengut negatiivseks. Ja eboniit on kumm, milles on palju väävlit. Franklin nimetas siidi vastu hõõrutud klaaspulgal tekkivat laengut positiivseks. Kuid Franklini ajal eksisteerisid ainult looduslik siid ja looduslik karusnahk. Tänapäeval on mõnikord raske eristada looduslikku siidi ja karusnahka tehissiidist. Isegi erinevat tüüpi paberid elektriseerivad eboniiti erinevalt. Eboniit saab negatiivse laengu kokkupuutel villa (karusnaha) ja nailoniga, positiivse laengu aga kokkupuutel polüetüleeniga.
Õpetaja: Vaatame, kuidas laetud kehad omavahel suhtlevad
Video demonstratsioon.
Niisiis tõrjuvad sama märgiga elektrilaengutega kehad üksteist ja vastupidise märgiga laengutega kehad tõmbuvad vastastikku. (cm. viite kokkuvõte)
Elektrilaengute juhtimise võime järgi jagunevad kõik kehad juhtivateks ja mittejuhtivateks (dielektrikuteks).
Ava õpik lk 62-63, leia juhtide ja dielektrikute mõiste.
Juhtmed: metallid, pinnas, vesilahused või elektrolüüt sulab.
Dielektrikud: plast, õhk, gaasid, klaas, kumm, siid, portselan, petrooleum, nailon jne.
Milliseid kehasid nimetatakse isolaatoriteks
Dielektrikutest valmistatud kehasid nimetatakse isolaatoriteks
Esmane kontroll: Nüüd teeme natuke test, mida saate omavahel kontrollida ja kohe hinnanguid anda. Täitmiseks on antud viis minutit.
valik 1
1. Kui klaas hõõrub vastu siidi, laeb see:
positiivselt
negatiivne.
2. Kui elektrifitseeritud keha tõrjub karusnahale hõõrutud eboniitpulk, siis laetakse:
positiivselt;
negatiivne.
3. Niitide külge riputatakse kolm paari kergeid kuule. Millist pallipaari ei laeta?
4. Millisel pallipaaril (vt sama pilti) on ühesugused laengud?
5. Millisel pallipaaril (vt sama pilti) on vastandlikud laengud?
2. võimalus.
1. Vastu karusnahka hõõrudes kumm elektriseerub:
positiivselt;
negatiivne.
2. Kui laetud keha tõmbab siidile hõõrutud klaaspulga poole, siis on see laetud:
positiivselt;
negatiivne.
3. Niitide külge riputatakse kolm paari kergeid kuule. Millisel pallipaaril on samad laengud?
4. Millise pallipaari laengud on vastandlikud (vt sama joonist)?
5. Milline pallipaar ei ole laetud (vt sama pilti)?
Vastused:
1 variant ABABB
Variant 2 BBAVB
Kinnitus: Kuulake vanasõna ja vastake küsimustele:
Millest füüsiline nähtus(mõiste, seadus) ütleb?
Mida füüsiline tähendus vanasõnad? Kas see on füüsika seisukohast õige?
Mis on selle vanasõna igapäevane tähendus?
Vanasõnad
Nagu õled ja merevaik (pärsia)
Nagu siidipael, klammerdub see seina külge (vene)
KVALITATIIVSED ÜLESANDED
Milliseid ettevaatusabinõusid tuleb võtta, et bensiin ühest paagist teise valades ei süttiks? (Transportimisel ja transfusiooni ajal bensiin elektriseerub, võib tekkida säde ja bensiin süttib. Selle vältimiseks on nii paagid kui ka neid ühendav torustik maandatud).
Kütusetankeri maandamiseks kinnitatakse sellele teraskett, mille alumine ots puudutab maad mitmes lülis. Miks raudteetsisternil sellist ketti pole? (Kuna raudteepaak on maandatud läbi rööparataste)
Kas üks ja sama keha, näiteks eboniitpulk, võib hõõrdumise käigus elektristuda kas negatiivselt või positiivselt? (Võib-olla olenevalt sellest, millega seda hõõruda)
Kui võtate ühe nailonist suka teisest välja ja hoiate mõlemat käes õhus, laienevad need. Miks? (Hõõrdumise korral sukad elektristuvad. Sarnased laengud tõrjuvad üksteist. Seetõttu suka pind paisub.)
Elektrilaengud teevad nii palju kasulikke asju, et neid kõiki on võimatu loetleda.
Näiteks suitsetamine on toote immutamine puidusuitsuga. Suitsuosakesed mitte ainult ei anna toitudele erilist maitset, vaid kaitsevad neid ka riknemise eest. Elektrisuitsutamise ajal laetakse suitsuosakesed positiivselt ning näiteks kalakorjused ühendatakse negatiivsete elektroodidega. Laetud suitsuosakesed settivad rümba pinnale ja imenduvad osaliselt. Kogu elektrisuitsutamisprotsess kestab mitu minutit.
Tunni kokkuvõte. Hindamine
Miks nad kannavad kuldsõrmust?
Kui kaks inimest kihluvad?
küsis minult uudishimulik tüdruk.
Ilma, et see küsimus oleks hämmingus,
Vastasin oma kallile vestluskaaslasele nii:
Armastusel on elektrijõud,
Ja kuld on dirigent!
Juba iidsetel aegadel teati, et kui merevaiku villale hõõruda, hakkab see kergeid esemeid enda poole tõmbama. Hiljem avastati sama omadus ka teistel ainetel (klaas, eboniit jne). Seda nähtust nimetatakse elektrifitseerimiseks; kehad, mis suudavad pärast hõõrumist teisi objekte enda poole meelitada, elektriseeritakse. Elektrifitseerimise fenomeni selgitati hüpoteesi alusel laengute olemasolu kohta, mida elektrifitseeritud keha omandab.
3.1.2. Laengute koostoime. Kahte tüüpi elektrilaenguid
Lihtsad katsed erinevate kehade elektrifitseerimisel illustreerivad järgmisi punkte.
1. Laenguid on kahte tüüpi: positiivsed (+) ja negatiivsed (-). Positiivne laeng tekib siis, kui klaas hõõrub vastu nahka või siidi, ja negatiivne laeng tekib siis, kui merevaik (või eboniit) hõõrub vastu villa.
2. Laengud (või laetud kehad) interakteeruvad üksteisega. Nagu laengud tõrjuvad ja erinevalt laengud tõmbavad.
Tänase tunni raames tutvume sellise füüsikalise suurusega nagu laeng, vaatame näiteid laengute ülekandumisest ühelt kehalt teisele, õpime tundma laengute jagunemist kahte tüüpi ja laetud kehade vastastikmõju.
Teema: Elektromagnetilised nähtused
Õppetund: Kehade elektrifitseerimine kokkupuutel. Laetud kehade vastastikmõju. Kahte tüüpi tasusid
See õppetund on uue rubriigi “Elektromagnetilised nähtused” sissejuhatuseks ja selles käsitleme sellega seotud põhimõisteid: laeng, selle tüübid, elektrifitseerimine ja laetud kehade vastastikmõju.
"Elektri" kontseptsiooni ajalugu
Kõigepealt peaksime arutama elektri mõiste üle. IN kaasaegne maailm Me puutume sellega igapäevaselt pidevalt kokku ega kujuta enam ettegi oma elu ilma arvuti, teleri, külmkapi, elektrivalgustita jne. Kõik need seadmed töötavad meile teadaolevalt tänu elektrivoolule ja ümbritsevad meid kõikjal. Ka tehnoloogiad, mis algselt ei sõltunud täielikult elektrist, nagu auto sisepõlemismootori töö, hakkavad vaikselt ajalukku hääbuma ja elektrimootorid võtavad aktiivselt oma koha sisse. Kust siis selline sõna nagu "elektriline" tuli?
Sõna "elektriline" tuleb kreekakeelsest sõnast "electron", mis tähendab "merevaigust" (fossiilne vaik, joon. 1). Kuigi me peaksime muidugi kohe sätestama, et otsest seost kõikide elektrinähtuste ja merevaigu vahel ei ole, ja veidi hiljem saame aru, kust selline seos antiikteadlaste seas tuli.
Esimesed elektrinähtuste vaatlused pärinevad 5.–6. sajandist eKr. e. Arvatakse, et Thales Miletosest (Vana-Kreeka filosoof ja matemaatik Miletosest, joon. 2) oli esimene, kes jälgis kehade elektrilist vastasmõju. Ta viis läbi järgmise katse: hõõrus merevaiku karusnahaga, seejärel tõi selle väikestele kehadele (tolmulaigud, laastud või suled) lähemale ja täheldas, et need kehad hakkasid merevaigu külge tõmbama ilma sel ajal seletatava põhjuseta. . Thales polnud ainuke teadlane, kes hiljem aktiivselt merevaiguga elektrikatseid läbi viis, mille tulemusel tekkis sõna "elektron" ja mõiste "elekter".
Riis. 2. Mileetose Thales ()
Simuleerime sarnaseid katseid kehade elektrilise vastasmõjuga, selleks võtame peeneks hakitud paberi, klaaspulga ja paberilehe. Kui hõõrute klaaspulka paberilehele ja viite selle seejärel peeneks hakitud paberitükkide hulka, näete väikeste tükkide külgetõmbamise efekti klaaspulgale (joonis 3).
Huvitav on see, et esimest korda selgitati sellist protsessi üsna põhjalikult alles 16. sajandil. Siis sai teatavaks, et elektrit on kahte tüüpi ja need suhtlevad üksteisega. Elektrilise interaktsiooni mõiste ilmus 18. sajandi keskel ja on seotud Ameerika teadlase Benjamin Franklini nimega (joonis 4). Just tema tutvustas esmakordselt elektrilaengu mõistet.
Riis. 4. Benjamin Franklin ()
Definitsioon.Elektrilaeng - füüsiline kogus, mis iseloomustab laetud kehade vastastikmõju suurust.
See, mida meil oli võimalus jälgida paberitükkide elektrifitseeritud pulga külge tõmbamise katses, tõestab elektrilise vastastikmõju jõudude olemasolu ja nende jõudude suurust iseloomustab selline mõiste nagu laeng. Seda, et elektrilise vastasmõju jõud võivad olla erinevad, saab hõlpsasti katseliselt kontrollida, näiteks hõõrudes sama pulka erineva intensiivsusega.
Järgmise katse läbiviimiseks vajame sama klaasvarrast, paberilehte ja raudvardale kinnitatud paberisammast (joonis 5). Kui hõõrute pulka paberilehega ja puudutate seda seejärel raudvardaga, märkate paberiribade üksteisest eemaletõukamise nähtust ja kui korrate hõõrumist ja puudutamist mitu korda, näete, et mõju tugevneb. Vaadeldud nähtust nimetatakse elektrifitseerimiseks.
Riis. 5. Paberi sultan ()
Definitsioon.Elektrifitseerimine- elektrilaengute eraldumine kahe või enama keha tiheda kokkupuute tagajärjel.
Elektrifitseerimine võib toimuda mitmel viisil, kaks esimest vaatlesime täna:
Elektrifitseerimine hõõrdumise teel;
Elektrifitseeriv puudutus;
Elektrifitseerimine induktsiooni teel.
Vaatleme elektrifitseerimist induktsiooni teel. Selleks võtke joonlaud ja asetage see raudvarda peale, mille külge on kinnitatud paberisammas, seejärel puudutage varda, et eemaldada sellelt laengud, ja sirutage ploomi triibud. Seejärel elektrifitseerime klaasvarda paberiga hõõrdudes ja toome selle joonlauale, tulemuseks on see, et joonlaud hakkab raudvarda ülaosas pöörlema. Sel juhul ei tohiks te joonlauda klaasvardaga puudutada. See tõestab, et elektrifitseerimine eksisteerib ilma kehade otsese kontaktita – elektrifitseerimine induktsiooni teel.
Esimesed uuringud elektrilaengute tähenduse kohta pärinevad hilisemast ajalooperioodist kui kehade elektrilise vastasmõju avastamine ja kirjeldamise katsed. 18. sajandi lõpus jõudsid teadlased järeldusele, et laengu jagunemine toob kaasa kaks põhimõtteliselt erinevat tulemust ning laengud otsustati tinglikult jagada kahte tüüpi: positiivsed ja negatiivsed. Selleks, et teha vahet nende kahe laengu vahel ja teha kindlaks, kumb on positiivne ja kumb negatiivne, leppisime kokku kahe põhikatse kasutamises: kui hõõruda klaaspulka paberile (siidile), tekib laele positiivne laeng. varras; kui hõõruda eboniitpulka karusnahale, tekib pulgale negatiivne laeng (joon. 6).
kommenteerida.Eboniit- kõrge väävlisisaldusega kummimaterjal.
Riis. 6. Pulkade elektrifitseerimine kahte tüüpi laengutega ()
Lisaks sellele, et võeti kasutusele laengute jaotamine kahte tüüpi, märgati nende koostoime reeglit (joonis 7):
Nagu laengud tõrjuvad;
Vastupidised tasud meelitavad.
Riis. 7. Tasude koostoime ()
Selle interaktsioonireegli jaoks kaaluge järgmist katset. Elektriseerime klaaspulga hõõrdumise teel (st anname sellele positiivse laengu) ja puudutame seda varda, millele on kinnitatud paberituul, selle tulemusena näeme efekti, millest oli juba varem juttu - pluti triibud jäävad hakkavad üksteist tõrjuma. Nüüd saame selgitada, miks see nähtus ilmneb - kuna sultani triibud on positiivselt laetud (sama nimega), hakkavad nad nii palju kui võimalik tõrjuma ja moodustavad pallikujulise kuju. Lisaks võid sarnaselt laetud kehade tõrjumise selgemaks demonstreerimiseks tuua elektrifitseeritud plommile paberiga hõõrutud klaaspulga ja näed selgelt, kuidas paberiribad vardast kõrvale kalduvad.
Samal ajal saab järgnevas katses jälgida kahte nähtust – vastupidiselt laetud kehade külgetõmbumist ja sarnaselt laetud kehade tõrjumist. Selle jaoks peate võtma klaasist varda, paberi ja statiivile niidiga kinnitatud fooliumhülsi. Kui hõõrute pulka paberiga ja viite selle laadimata kassetipesasse, tõmbab kassetipesa esmalt pulga külge ja pärast puudutamist hakkab see tõrjuma. Seda seletatakse sellega, et algul tõmbab varrukas, kuni sellel pole laengut, pulga külge, pulk kannab osa oma laengust sellele ja sarnaselt laetud hülss tõrjub pulga küljest ära.
kommenteerida. Siiski jääb õhku küsimus, miks esialgu laemata padrunipesa pulga külge tõmbab. Praeguses koolifüüsika õppimise etapis meile kättesaadavate teadmiste abil on seda raske seletada, kuid proovime tulevikku vaadates seda lühidalt teha. Kuna hülss on juht, siis kui see satub välisesse elektrivälja, täheldatakse selles laengu eraldumise nähtust. See väljendub selles, et vabad elektronid hülsi materjalis liiguvad selles suunas, mis on positiivselt laetud pulgale kõige lähemal. Selle tulemusena jagatakse hülss kaheks tingimuslikuks piirkonnaks: üks on negatiivselt laetud (kus on elektronide liig), teine on positiivselt laetud (kus elektronide puudus). Kuna varruka negatiivne ala asub positiivselt laetud pulgale lähemal kui selle positiivselt laetud osale, siis domineerib vastaslaengute vaheline tõmme ja varrukas tõmbab pulga külge. Pärast seda saavad mõlemad kehad sama laengu ja tõrjuvad.
Seda küsimust käsitletakse üksikasjalikumalt 10. klassis teemas: "Juhid ja dielektrikud välises elektriväljas".
Järgmises õppetükis vaadeldakse sellise seadme nagu elektroskoobi tööpõhimõtet.
Bibliograafia
- Gendenshtein L. E., Kaidalov A. B., Kozhevnikov V. B. Füüsika 8 / Toim. Orlova V. A., Roizena I. I. - M.: Mnemosyne.
- Peryshkin A.V. Füüsika 8. - M.: Bustard, 2010.
- Fadeeva A. A., Zasov A. V., Kiselev D. F. Füüsika 8. - M.: Haridus.
- Brockhausi entsüklopeedia F.A. ja Efron I.A. ().
- Youtube().
- Youtube().
Kodutöö
- Lehekülg 59: küsimused nr 1-4. Peryshkin A.V. Füüsika 8. - M.: Bustard, 2010.
- Metallist fooliumkuul oli positiivselt laetud. See lasti tühjaks ja pall muutus neutraalseks. Kas võib öelda, et palli laeng on kadunud?
- Tootmises puhastatakse õhku elektrostaatiliste filtrite abil tolmu püüdmiseks või heitkoguste vähendamiseks. Nendes filtrites liigub õhk mööda vastupidiselt laetud metallvardaid. Miks need vardad tolmu tõmbavad?
- Kas on võimalik laadida vähemalt osa kehast positiivselt või negatiivselt, ilma et seda keha teise laetud kehaga puudutataks? Põhjenda oma vastust.
Füüsika! Milline sõnade võime!
Füüsika pole ainult meie jaoks hea!
Füüsika on tugi ja alus
Kõik teadused ilma erandita!
- selgitada õpilastele kehade elektrifitseerimise mehhanismi,
- arendada uurimis- ja loomingulisi oskusi,
- luua tingimused kasvavaks huviks uuritava materjali vastu,
- aidata õpilastel mõista omandatud teadmiste ja oskuste praktilist tähendust ja kasulikkust.
Varustus:
- elektrofori masin,
- elektromeeter,
- sultanid,
- eboniit ja klaasvardad,
- siidist ja villast kangad,
- elektroskoop,
- ühendusjuhtmed, destilleeritud vesi, parafiinipallid,
- alumiiniumist ja paberist silindrid, siidniidid (värvitud ja värvimata).
Töölaual: Juhtmed, isolaatorid, vaigu- ja klaasilaengud.
- - mõjutamine
- - fotoelektriline efekt (valguse mõjul).
TUNNIDE AJAL
1. sissejuhatusõpetajad
IN Igapäevane elu inimene jälgib tohutult palju nähtusi ja võib-olla jääb märkamata palju suurem hulk nähtusi.
Nende nähtuste olemasolu "tõukab" inimest neid otsima, neid nähtusi avastama ja selgitama. Selline nähtus nagu kehade kukkumine maapinnale ei tekita inimestes enam mingit üllatust. Kuid tuleb märkida, et maa ja see keha suhtlevad teineteist puudutamata. Nad suhtlevad üksteisega läbi kõige kuulsama tegevuse - gravitatsioonilise külgetõmbe (gravitatsiooniväljad). Oleme harjunud, et kehad toimivad üksteisele peamiselt vahetult. On ka selliseid iidsetele kreeklastele tuntud nähtusi, mis iga kord lastes ja täiskasvanutes huvi äratavad. Need on elektrilised nähtused.
Elektriliste vastastikmõjude näited on väga mitmekesised ja pole meile lapsepõlvest nii tuttavad kui näiteks Maa gravitatsioon. Seda huvi seletab ka asjaolu, et siin on meil suurepärased võimalused lihtsate seadmete abil luua ja muuta katsetingimusi.
Jälgime mõne nähtuse tuvastamise ja uurimise edenemist.
2. Ajalooline taust (õpilane)
Kreeka filosoof Thales Mileetosest, kes elas 624–547. eKr, avastas, et karusnahale hõõrutud merevaik omandab omaduse meelitada ligi väikseid esemeid – kohevust, kõrsi jne. Seda nähtust nimetati hiljem elektrifitseerimiseks.
1680. aastal ehitas Saksa teadlane Otho von Guericke esimese elektrimasina ja avastas elektriliste tõuke- ja külgetõmbejõudude olemasolu.
Esimene teadlane, kes väitis kahte tüüpi laengute olemasolu, oli prantslane Charles Dufay (1698–1739). Du Fay nimetas vaigu hõõrumisel tekkivat elektrit "vaiguks" ja elektrit, mis ilmneb klaasi hõõrumisel, on "klaas". Tänapäeva terminoloogias vastab "vaigu" elekter negatiivsetele laengutele ja "klaas" elekter vastab positiivsetele laengutele. Kahte tüüpi laengute olemasolu teooria veenvaim vastane oli kuulus ameeriklane Benjamin Franklin (1706–1790). Esmalt tutvustas ta positiivsete ja negatiivsete laengute mõistet. Ta selgitas nende laengute esinemist kehadel mõne üldise elektrilise aine liigse või puudujäägiga kehades. Sellel erilisel ainel, mida hiljem nimetati Franklini vedelikuks, oli tema arvates positiivne laeng. Seega elektrifitseerimisel keha positiivseid laenguid kas võidab või kaotab. Pole raske arvata, et Franklin ajas positiivsed laengud segi negatiivsetega ning kehad vahetasid elektrone (mis kannavad negatiivset laengut). Suuresti selle asjaolu tõttu võeti positiivse laengu liikumissuund hiljem ekslikult metallide voolu suunaks.
Inglane Robert Simmer (1707 - 1763) juhtis tähelepanu oma villaste ja siidist sukkade ebatavalisele käitumisele. Ta kandis kahte paari sukki: musta villast sooja ja valget siidist ilu. Võttes mõlemad sukad korraga jalast ja tõmmates ühte teisest välja, vaatas ta, kuidas mõlemad sukad paisusid, võtsid ta sääre kuju ja tõmbasid teineteist ligi. Sama värvi sukad aga tõrjuvad üksteist, erinevat värvi sukad aga tõmbavad. Oma tähelepanekute põhjal sai Simmerist kahe süüdistuse teooria tulihingeline pooldaja, mille pärast ta sai hüüdnime "ülepuhutud filosoof".
Lihtsamalt öeldes kaasaegne keel, tema siidsukkadel olid negatiivsed ja villastel sukad positiivsed.
3. Kehade elektrifitseerimise nähtus
Õpetaja: Millist keha nimetatakse laetuks?
Õpilane: Kui keha suudab teisi kehasid meelitada või tõrjuda, siis on tal elektrilaeng. Selline keha on väidetavalt laetud. Laeng on kehade omadus, elektromagnetilise vastasmõju võime.
(Laetud keha tegevuse demonstreerimine).
Õpetaja: Mis on elektroskoop?
Õpilane: Elektroskoobiks nimetatakse seadet, mis võimaldab tuvastada kehas laengu olemasolu ja seda hinnata.
Õpetaja: Kuidas elektroskoop töötab ja töötab?
Õpilane: Elektroskoobi põhiosa moodustab elektrit juhtiv isoleeritud varras, millele on kinnitatud nõel ja mis saab vabalt pöörlema. Laengu ilmnemisel laetakse nool ja varras sama märgiga laenguid ja seetõttu tekitavad nad tõrjumisel läbipaindenurga, mille väärtus on võrdeline saadud laenguga.
(Seadme töö demonstreerimine).
Õpetaja: Kehade elektrifitseerimine võib toimuda erinevatel juhtudel, s.t. Kehade elektrifitseerimiseks on erinevaid viise:
- hõõrdumine,
- löök,
- ühendust võtta,
- mõju,
- valgusenergia mõjul.
Vaatame mõnda neist.
Õpilane: Kui hõõru eboniitpulk villa peale, siis saab eboniit negatiivse laengu, vill aga positiivse laengu. Nende laengute olemasolu tuvastatakse elektroskoobi abil. Selleks puudutage elektroskoobi varda eboniitpulga või villase kaltsuga. Sel juhul läheb osa katsekeha laengust vardale. Muide, sel juhul on lühiajaline elektrit. Vaatleme kahe niidil rippuva paberikasseti koostoimet, millest üks on laetud eboniidipulgast, teine villasest kaltsust. Pange tähele, et nad tõmbavad üksteist. See tähendab, et vastupidise laenguga kehad tõmbavad ligi. Mitte iga aine ei suuda elektrilaenguid edastada. Aineid, mille kaudu saab laenguid üle kanda, nimetatakse juhtideks ja aineid, mille kaudu laenguid ei saa üle kanda, nimetatakse mittejuhtideks – dielektrikuteks (isolaatoriteks). Seda saab määrata ka elektroskoobi abil, ühendades selle laetud keha ja mitmesuguste ainetega.
Valge siidniit ei juhi laengut, kuid värvitud siidniit küll. (Joon. A)
Valge siidniit Värvitud siidniit
Laengute eraldamine ja kahekordse elektrikihi tekkimine nende kokkupuutepunktides, mis tahes kaks erinevat keha, isolaatorit või juhti, tahked ained, vedelikud või gaasid. Hõõrdumise teel elektrifitseerimise kirjeldamisel kasutasime katse jaoks alati ainult häid isolaatoreid - merevaigust, klaasi, siidi, eboniiti. Miks? Sest isolaatorites jääb laeng sinna, kust see tekkis, ega pääse läbi kogu keha pinna teistele sellega kokkupuutuvatele kehadele. Katse ebaõnnestub, kui mõlemad hõõrdekehad on isoleeritud käepidemetega metallid, kuna me ei saa neid üksteisest kogu pinna ulatuses korraga eraldada.
Kehade pinna paratamatu kareduse tõttu on eraldumise hetkel alati mingid viimased kokkupuutepunktid - “sillad”, mille kaudu viimasel hetkel väljuvad kõik liigsed elektronid ja mõlemad metallid osutuvad laenguta.
Õpetaja: Nüüd kaalume elektrifitseerimist kontakti teel.
Õpilane: Kui me kastame parafiinipalli destilleeritud vette ja seejärel eemaldame selle veest, laetakse nii parafiin kui ka vesi. (Joonis B)
Vee ja parafiini elektrifitseerimine toimus ilma hõõrdumiseta. Miks? Selgub, et hõõrdumise teel elektrifitseerimisel suurendame ainult kokkupuutepinda ja vähendame hõõrdkehade aatomite vahelist kaugust. Vee – parafiini puhul ei sega igasugune karedus nende aatomite lähenemist.
See tähendab, et hõõrdumine ei ole kehade elektrifitseerimise eeltingimus. On veel üks põhjus, miks nendel juhtudel toimub elektrifitseerimine.
Õpilane: Elektrofoormasina töö põhineb keha elektrifitseerimisel mõjutamise kaudu. Elektrifitseeritud keha võib suhelda mis tahes elektriliselt neutraalse juhiga. Kui need kehad lähenevad üksteisele, toimub laetud keha elektrivälja toimel teises kehas laengute ümberjaotumine. Laetud kehale lähemal on laengud, mis on laetud kehale vastasmärgiga. Laetud kehast edasi juhis (hülsis või silindris) on laetud kehaga sama nimega laenguid.
Kuna kaugus silindris olevate positiivsete ja negatiivsete laenguteni kuulist on erinev, siis domineerivad tõmbejõud ja silinder kaldub elektrifitseeritud keha poole. Kui puudutate käega laetud kuulist keha kaugemat külge, siis keha hüppab laetud palli poole. See juhtub seetõttu, et elektronid hüppavad käele, vähendades seeläbi tõukejõude. Riis. D.
Õpetaja: Kui kaua see olukord kestab? (Joonis D)
Õpilane: Mõne sekundi pärast laengud jagunevad ja silinder tuleb kuuli küljest lahti. Nende iseloom sõltub veelgi nende tasude summa väärtusest. Kui nende summa on null, siis on nende vastasmõju jõud null. Kui Fp< 0, то они оттолкнутся друг от друга, но на меньший угол .
Õpetaja: Vaatleme kehade elektriseerumist valgusenergia mõjul (fotoelektriline efekt).
Õpilane: Suuname tugeva valgusvihu elektromeetri külge kinnitatud tsinkkettale (plaadile). Valgusenergia mõjul lendab plaadilt välja teatud hulk elektrone. Plaat ise osutub positiivselt laetuks. Selle laengu suurust saab hinnata elektromeetri nõela läbipaindenurga järgi. (joonis E)
Õpetaja: Oleme veendunud, et kui aatomite vaheline kaugus väheneb, toimub elektrifitseerimise nähtus tõhusamalt. Miks?
Õpilane: Kuna see suurendab Coulombi tõmbejõude aatomi tuuma ja naaberaatomi elektroni vahel.
Oma tuumaga nõrgalt seotud elektron hüppab üle.
Õpetaja: Vaatame, kuidas on perioodilisustabelis keemilised elemendid paigutatud keemilised elemendid.
Õpilane: Keemiliste elementide perioodilist tabelit on umbes 500 vormi. Neist ühte, 18-lahtrisse, on elemendid paigutatud vastavalt nende aatomite elektrooniliste kestade struktuurile ja need on toodud N. F. Stasi teatmeteoses üldisest ja anorgaanilisest keemiast.
KOOS perioodiline seadus aatomite omadused ja omadused on ühtsed, sealhulgas elementide elektronegatiivsus ja valentsus.
Aatomite ja ioonide raadiused vähenevad perioodidel, sest elektronkiht Iga järgneva elemendi aatom või ioon perioodis muutub varasemaga võrreldes tihedamaks tänu tuuma laengu suurenemisele ja elektronide tuuma külgetõmbejõu suurenemisele.
Raadiused rühmades suurenevad, kuna iga elemendi aatom (ioon) erineb oma kõrgemast uue elektroonilise kihi ilmumise poolest. Kui aatom muutub katiooniks (positiivseks iooniks), vähenevad aatomi raadiused järsult ja kui aatom muutub aniooniks (negatiivne ioon), jäävad aatomi raadiused peaaegu muutumatuks.
Energiat, mis kulub elektroni eemaldamiseks aatomist ja positiivseks iooniks saamiseks, nimetatakse ionisatsiooniks. Pinge, mille juures ionisatsioon toimub, nimetatakse ionisatsioonipotentsiaaliks.
Ionisatsioonipotentsiaal on füüsikaline omadus, mis on elemendi metalliliste omaduste indikaator: mida madalam see on, seda lihtsam on elektronil aatomist eralduda ja seda enam väljenduvad elemendi metallilised (redutseerivad) omadused.
Tabel 1. Teise perioodi elementide aatomite ionisatsioonipotentsiaalid (eV/atom).
| Element | J 1 | J2 | J 3 | J 4 | J5 | J 6 | J 7 | J 8 |
| Liitium | 5,39 | 75,6 | 122,4 | --- | --- | --- | --- | --- |
| Berüllium | 9,32 | 18,2 | 158,3 | 217,7 | --- | --- | --- | --- |
| Bor | 8,30 | 25,1 | 37,9 | 259,3 | 340,1 | --- | --- | --- |
| Süsinik | 11,26 | 24,4 | 47,9 | 64,5 | 392,0 | 489,8 | --- | --- |
| Lämmastik | 14,53 | 29,6 | 47,5 | 77,4 | 97,9 | 551,9 | 666,8 | --- |
| Hapnik | 13,60 | 35,1 | 54,9 | 77,4 | 113,9 | 138,1 | 739,1 | 871,1 |
| Fluor | 17,40 | 35,0 | 62,7 | 87,2 | 114,2 | 157,1 | 185,1 | 953,6 |
| Neoon | 21,60 | 41,1 | 63,0 | 97,0 | 126,3 | 157,9 |
Õpetaja: On olemas selline asi nagu elektronegatiivsus, mis mängib kehade elektrifitseerimisel otsustavat rolli. Sellest sõltub elemendi poolt elektrifitseerimisel vastuvõetud laengu märk. Elektronegatiivsus - mis see on?
Õpilane: Elektronegatiivsus on keemilise elemendi omadus meelitada oma aatomi juurde elektrone teiste elementide aatomitest, millega element moodustab ühendites keemilisi sidemeid.
Elementide elektronegatiivsuse määrasid paljud teadlased: Pauling, Allred ja Rochow. Nad jõudsid järeldusele, et elementide elektronegatiivsus suureneb periooditi ja väheneb rühmade kaupa sarnaselt ionisatsioonipotentsiaalidele. Mida madalam on ionisatsioonipotentsiaali väärtus, seda suurem on tõenäosus elektroni kaotamiseks ja positiivseks iooniks või positiivselt laetud kehaks muutumiseks, kui keha on homogeenne.
Tabel 2. Esimese, teise ja kolmanda perioodi elementide suhteline elektronegatiivsus (EO).
| Element | EO | Element | EO | Element | EO | |||
| Paulingu sõnul | Allred-Rochowi sõnul | Paulingu sõnul | Allred-Rochowi sõnul | Paulingu sõnul | Allred-Rochowi sõnul | |||
| H | 2,1 | 2,20 | Li | 1,0 | 0,97 | Na | 0,9 | 1,01 |
| Ole | 1,5 | 1,17 | Mg | 1,2 | 1,23 | |||
| B | 2,0 | 2,07 | Al | 1,5 | 1,47 | |||
| C | 2,5 | 2,50 | Si | 1,8 | 1,74 | |||
| N | 3,0 | 3,07 | P | 2,1 | 2,06 | |||
| O | 3,5 | 3,50 | S | 2,5 | 2,44 | |||
| F | 4,0 | 4,10 | Cl | 3,0 | 2,83 | |||
Õpetaja: Kõigest sellest saame teha järgmise järelduse: kui kaks sama perioodi homogeenset elementi interakteeruvad, siis saame ette öelda, milline neist on positiivselt ja milline negatiivselt laetud.
Aine, mille aatomil on teise aine aatomiga võrreldes kõrgem valents (kõrgem rühmaarv), laetakse negatiivselt ja teine aine on positiivselt laetud.
Kui sama rühma homogeensed ained interakteeruvad, on väiksema perioodi või seeria arvuga aine negatiivselt laetud ja teine interakteeruv keha on positiivselt laetud.
Õpetaja: Selles õppetükis püüdsime paljastada kehade elektrifitseerimise mehhanismi. Saime teada, miks keha peale elektrifitseerimist saab ühe või teise märgi laengu, s.o. vastas põhiküsimus- Miks? (nagu näiteks mehaanika jaotis “Dünaamika” vastab küsimusele: miks?)
Nüüd loetleme kehade elektrifitseerimise positiivsed ja negatiivsed väärtused.
Õpilane: Staatilisel elektril võib olla negatiivne mõju:
Juuste külgetõmme kammi külge;
Karvad üksteisest eemale tõrjudes, nagu laetud ploomi;
Erinevate väikeste esemete kleepimine riietele;
Kudumistehastes kleepuvad niidid poolide külge, mis põhjustab sagedasi katkestusi.
Kogunenud laengud võivad põhjustada elektrilahendusi, millel võivad olla mitmesugused tagajärjed:
Välk (viib tulekahjudeni);
Kütusetankeris olev heide põhjustab plahvatuse;
Kergestisüttiva seguga täitmisel võib igasugune väljavool põhjustada plahvatuse.
Staatilise elektri eemaldamiseks on kõik seadmed ja seadmed ning isegi kütuseauto maandatud. Kasutatakse spetsiaalset antistaatilist ainet.
Õpilane: Staatiline elekter võib olla kasulik:
Pihustuspüstoliga pisidetailide värvimisel laetakse värv ja korpus vastandlaengutega, mis toob kaasa suure värvisäästu;
Meditsiinilistel eesmärkidel kasutatakse staatilist dušši;
Elektrostaatilisi filtreid kasutatakse õhu puhastamiseks tolmust, tahmast, happe- ja leelisaurudest;
Kala suitsutamiseks spetsiaalsetes elektromeetrites (kala on positiivselt laetud ja elektroodid negatiivselt laetud, elektriväljas suitsetamine toimub kümneid kordi kiiremini).
Õppetunni kokkuvõte.
Õpetaja: Pidagem meeles oma tunni eesmärki ja teeme lühikesed järeldused.
- Mis oli tunnis uut?
- Mis oli huvitav?
- Mis oli tunnis oluline?
Õpilaste järeldused:
- Nähtusi, mille puhul kehad omandavad võime teisi kehasid ligi tõmmata, nimetatakse elektriseerumiseks.
- Elektrifitseerimine võib toimuda kokkupuutel, mõjul või valgusega kiiritamisel.
- Ained võivad olla kas elektronegatiivsed või elektropositiivsed.
- Teades ainete identiteeti, on võimalik ennustada, milliseid laenguid interakteeruvad kehad saavad.
- Hõõrdumine suurendab ainult kontaktpinda.
- Ained on elektrijuhid ja mittejuhid.
- Isolaatorid koguvad laenguid sinna, kus need tekivad (puutepunktides).
- Juhtides jaotuvad laengud kogu helitugevuse ulatuses ühtlaselt.
Arutelu ja tunnis osalejate hindamine.
Kirjandus.
- G.S. Landsberg. Füüsika algõpik. T.2. – M., 1973.
- N.F. Stas. Üld- ja anorgaanilise keemia käsiraamat.
- I.G. Kirillova. Füüsika lugemisraamat. M., 1986.
