Если тело электризуется то говорят что оно

Урок физики в 8-м классе "Электризация тел. Два рода электрического заряда"

Оборудование: электроскоп, электрометры, гильза из фольги на подставке стеклянная и эбонитовая палочки, кусок меха и щелка, полиэтилен, бумага, телевизор, видеомагнитофон.

1. Организационный момент.
2. Запись домашнего задания: § 25, 26, 27. Заполнить таблицу.
3. Объяснение нового материала:
4. Первичный контроль.
5. Закрепление изученного материала.
6. Подведение итогов. Выставление оценок.

Ход урока

“Отыщи всему начало и ты многое поймёшь”. (Козьма Прутков.)

1 ученик: Представьте себе такую сцену:

В Древней Греции, в красивом городе Милете жил философ Фалес. И, вот однажды вечером к нему подходит его любимая дочь. Объясни, почему у меня путаются нити, когда я работаю с янтарным веретеном, к пряже прилипают пыль, соломинки. Это очень не удобно.

Фалес берет веретено, потирает его и видит маленькие искорки.

2 ученик: Правду говорят: “Гром не грянет — мужик не перекрестится”. А какой же гром без молнии? Сколько же миллионов раз должна сверкнуть молния, чтобы мужик, перекрестившись, наконец-то задумался: а что же это такое?

Учитель: Между натертым янтарным веретеном, притягивающим предметы, и молнией, казалось бы ничего общего. А ведь все это —ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

Почему происходят эти явления? В чем суть этих явлений? Это нам предстоит выяснить на сегодняшнем и ближайших уроках.

В тетрадях записываем дату, классная работа, тема урока.

Электрические явления

Каждый из вас, к концу урока должен научиться объяснить, что такое электрический заряд и электризация, как взаимодействуют друг с другом заряженные тела, и как устроен простейший прибор электроскоп.

Рассмотрим сначала происхождение термина “электричество”

История развития электричества начинается с Фалеса Милетского. Вначале, свойство притягивать мелкие предметы приписывалось только янтарю (окаменевшая смола хвойных деревьев). От названия которого произошло слово электричество, т.к греч. elektron—янтарь. (запись на доске)

3 ученик: Лишь в конце XVI века и начале XVII века вспомнили об этом открытии. Английский врач и естествоиспытатель Ульям Гильберт(1544—1603) выяснил, что при трении могут электризоваться многие вещества. Он был одним из первых ученых, утвердивших опыт, эксперимент как основу исследования.

Научное исследование электрических явлений началось в книге Гильберта, которому и принадлежит и термин “электричество”. Гильберт кропотливо исследовал множество самых различных тел и построил для этой цели специальный электрический указатель, который он описывает таким образом: “Сделай себе из любого металла стрелку длиной три или четыре дюйма, достаточно подвижную на своей игле, наподобие магнитного указателя”. С помощью этого указателя, прототипа современных электроскопов, Гильберт установил, что способностью притягивать обладают многие тела, “не только созданные природой, но и искусственно приготовленные”. Он показал, что при трении электризуется не только янтарь, но и многие другие вещества: алмаз, сапфир, сургуч и что притягивают они не только соломинки, но и металлы, дерево, листья, камешки, комки земли и даже воду и масло. Однако он нашел, что многие тела “не притягиваются и не возбуждаются никакими натираниями”. К числу их относится ряд драгоценных камней и металлы: “серебро, золото, медь, железо, также любой магнит”. Тела обнаруживающие способность притяжения, Гильберт назвал электрическими, тела не обладающие такой способностью, — неэлектрическими.

Учитель: Если кусочек янтаря потереть о шерсть или стеклянную палочку — о бумагу или шелк, то можно услышать легкий треск, в темноте искорки, а сама палочка приобретает способность притягивать к себе мелкие предметы

Про тело, которое после натирания притягивает к себе другие тела, говорят что оно наэлектризовано или что ему сообщили электрический заряд.

Опыт 1. Давайте наэлектризуем расческу о сухие волосы

По притяжению тел друг к другу можно судить, сообщен ли телам электрический заряд Существуют приборы при помощи которых можно судить о наэлектризованности тел — электроскоп (электрон – наблюдаю)

Электроскопом называют физический прибор, который используют для обнаружения у тела электрического заряда.

Электроскоп имеет цилиндрический корпус в который проходит металлический стержень, изолированный от корпуса пластмассовой пробкой. На одном конце стержня находится металлический шарик, а на другом ? два подвижных лепестка.

При соприкосновении заряженного тела с шариком электроскопа, его лепестки отклоняются на некоторый угол, зависящий от величины заряда, чем больше заряд электроскопа, тем больше сила отталкивания листочков. Аналогично устроен электрометр, в нем легкая стрелочка отталкивается от стержня.

Чтобы разрядить электроскоп можно просто дотронуться до него рукой. Можно это сделать , например железной или медной проволокой, но по стеклянной или эбонитовой палочке заряды не уйдут в землю.

Электризация может происходить несколькими способами:

Электрическими опытами занимался и Ньютон, который наблюдал электрическую пляску кусочков бумаги, помещенных под стеклом, положенным на металлическое кольцо. При натирании стекла бумажки притягивались к нему, затем отскакивали , вновь притягивались и т.д. Эти опыты Ньютон проводил еще в 1675 г.

2. УДАРОМ (резиновый шланг резко ударить о массивный предмет и поднести к электроскопу)

Гильберт указывает, как производится электризация трением: “Их натирают телами, которые не портят их поверхность и наводят блеск, например, жестким шелком, грубым немарким сукном и сухой ладонью. Трут так же янтарь о янтарь, об алмаз, о стекло и многое другое. Так обрабатываются электрические тела”.

Тела трут друг о друга, чтобы увеличить площадь их соприкосновения.

Опыт 2. Положите на бумажную полоску полиэтиленовую пленку и сильно прижмите полоски рукой. Разведите полоски, а затем приблизьте их друг к другу.

Вывод: тела можно наэлектризовать ___трением___________.

В электризации участвуют всегда ____два_______ тела.

электризуются после разделения_____оба_____ тела.

• Один из видов электризации — это трение тел.
• При этом участвуют всегда два (или больше) тела.
• Электризуются оба тела.

Как вы заметили, в электризации всегда участвуют два тела: янтарь с мехом; стекло с шелком и т.д. При этом электризуются оба тела.

4 ученик: Электризация наблюдается также при трении жидкостей о металлы в процессе течения, а также разбрызгивания при ударе. Впервые электризация жидкости при дроблении была замечена у водопадов в Швейцарии в 1786 году. С 1913 года явление получило название баллоэлектрического эффекта.

Покоритель Джомолунгмы Н. Тенсинг в 1953 году в районе южного седла этой горной вершины на высоте 7,9 км над уровнем моря при 30 0 С и сухом ветре до 25 м/с наблюдал сильную электризацию обледеневших брезентовых палаток, вставленных одна в другую. Пространство между палатками было наполнено многочисленными электрическими искрами. Движение лавин в горах в безлунные ночи иногда сопровождается зеленовато-желтым свечением, благодаря чему лавины становятся видимыми.

Все наэлектризованные тела притягивают к себе другие тела, например листочки бумаги. По притяжению нельзя отличить электрический заряд стеклянной палочки, потертой о шелк, от заряда полученной от эбонитовой палочки, потертой о мех. Ведь обе наэлектризованные палочки притягивают к себе кусочки бумаги.

5 ученик: Шарль Дюфэ (1698—1739) установил два рода электрических взаимодействий: притяжение и отталкивание. Сначала он установил, что “наэлектризованные тела притягивают ненаэлектризованные и сейчас же их отталкивают, как только они наэлектризуются вследствие соседства или соприкосновения с наэлектризованными телами”. В дальнейшем он открыл “другой принцип, более общий и более замечательный, чем предыдущие”. “Этот принцип, — продолжает Дюфэ, — состоит в том, что существует электричество двух родов, в высокой степени отличной один от другого : один род я называю “стеклянным” электричеством, другой —“смоляным”…Особенность этих двух родов электричества: отталкивать однородное с ним и притягивать противоположное. Так, например, тело, наэлектризованное стеклянным электричеством, отталкивает все тела со стеклянным электричеством, и, обратно, оно притягивает тела со смоляным электричеством. Точно так же смоляное отталкивает смоляное и притягивает стеклянное”.

Этот закон был опубликован Дюфэ в Мемуарах Парижской Академии наук за 1733 г.

Учитель : Итак, электрический заряд ? это мера свойств заряженных тел взаимодействовать друг с другом.

Какие виды взаимодействия вы знаете? (притяжение и отталкивание)

Условно заряды назвали положительный (на стекле потертым о шелк) и отрицательным (на янтаре, эбоните, сере, резине потертых о шерсть).

Положительный заряд в физике обозначается +q или q

Отрицательный заряд — -q

6 ученик: Представление о положительном и отрицательном зарядах, было введено в 1747 году Франклином. Эбонитовая палочка от электризации о шерсть и мех заряжается отрицательно, потому что отрицательным назвал заряд, образующийся на каучуковой палочке В.Франклин. А эбонит это каучук с большой примесью серы. Заряд, который образуется на стеклянной палочке, потертой о шелк, Франклин назвал положительным. Но во времена Франклина существовал только натуральный шелк и натуральный мех. Сегодня порой трудно бывает отличить натуральный шелк и мех от искусственного. Даже разные сорта бумаги электризуют эбонит по разному. Эбонит приобретает отрицательный заряд от соприкосновения с шерстью (мехом) и капроном, но положительный от соприкосновения с полиэтиленом.

Учитель: Давайте посмотрим как взаимодействуют заряженные тела

Видеодемонстрация.

Итак, тела, имеющие электрические заряды одного знака, взаимно отталкиваются, а тела, имеющие заряды противоположного знака, взаимно притягиваются. (см. опорный конспект)

По способности проводить электрические заряды все тела делятся на проводники и непроводники (диэлектрики).

Откройте учебник на стр.62-63, найдите определение проводников и диэлектриков.

Проводники: металлы, почва, водные растворы или расплавы электролитов.

Диэлектрики: Пластмассы, воздух, газы, стекло, резина, шелк, фарфор, керосин, капрон и т.д.

Какие тела называются изоляторами

Тела изготовленные из диэлектриков называются — изоляторами

Первичный контроль: Сейчас мы выполним небольшое тестовое задание, которое проверите сами друг у друга и сразу поставите оценки. На выполнение дается пять минут.

Вариант 1

• положительно
• отрицательно.

• положительно;
• отрицательно.

3. Три пары легких шариков подвешены па нитях. Какая пара шариков не заряжена?

• 1;
• 2;
• 3.

• 1;
• 2;
• 3.

• 1;
• 2;
• 3.

Вариант 2.

• положительно;
• отрицательно.

• положительно;
• отрицательно.

3. Три пары легких шариков подвешены на нитях. Какая пара шариков имеет одноименные заряды?

• 1;
• 2;
• 3.

• 1;
• 2;
• 3.

• 1;
• 2;
• 3.

Ответы:

1 вариант АБАВБ

2 вариант ББАВБ

• О каком физическом явлении (понятии, законе) в ней говориться?
• Каков физический смысл пословицы? Верна ли она с точки зрения физики?
• В чем житейский смысл этой пословицы?

ПОСЛОВИЦЫ

Как соломинка и янтарь (персидская)

Что шелкова ленточка, к стене льнет (русская)

1. Какие меры предосторожности надо принять, чтобы при переливании бензина из одной цистерны в другую он не воспламенился? (Во время перевозки и при переливании бензин электризуется, может возникнуть искра, и бензин вспыхнет. Чтобы этого не произошло, обе цистерны и соединяющий их трубопровод заземляют).
2. Для заземления цистерны бензовоза к ней прикрепляют стальную цепь, нижний конец которой несколькими звеньями касается земли. Почему такой цепи нет у железнодорожной цистерны? (Потому, что железнодорожная цистерна заземлена через колеса рельса)
3. Может ли одно и тоже тело, например эбонитовая палочка, при трении электризоваться то отрицательно, то положительно? (Может, в зависимости от того, чем ее натирают)
4. Если вынуть один капроновый чулок из другого и держать каждый в руке на воздухе, то они расширяются. Почему? (При трении чулки электризуются. Одноименные заряды отталкиваются. Поэтому поверхность чулка раздувается.)

Электрические заряды выполняют так много полезных дел, что всех их и не перечислить.

Например, копчение это пропитывание продукта древесным дымом. Частицы дыма не только придают продуктам особый вкус, но и предохраняют их от порчи. При электрокопчении частицы коптильного дыма заряжают положительно, а к отрицательным электродам подсоединяют, например, тушки рыбы. Заряженные частицы дыма оседают на поверхности тушки и частично поглощаются. Весь процесс электрокопчения продолжается несколько минут.

Итог урока. Выставление оценок

И в конце урока хочу прочитать стихотворение шотландского поэта XVIII в. Роберта Бернса:

Зачем одевают кольцо золотое
На палец, когда обручаются двое?—
Меня любопытная дева спросила.
Не став пред вопросом в тупик,
Ответил я так собеседнице милой:
Владеет любовь электрической силой,
А золото — проводник!

Электризация тел. Взаимодействие заряженных тел. Два рода зарядов

В ходе урока изучается явление электризации тел, доказывется закон взаимодействия зарядов одноименных и разноименных знаков, рассмариваются различные качественные задачи по теме.

Просмотр содержимого документа
«Электризация тел. Взаимодействие заряженных тел. Два рода зарядов»

ЦЕЛЬ УРОКА: ввести понятие «электризация тел»

Изучить явление электризации тел, на опытных фактах установить получение двух видов электрических зарядов на макроскопических телах.

Добиться четкого усвоения законов взаимодействия зарядов одноименных и разноименных знаков.

Уметь решать качественные задачи по теме.

Поддержание эмоциональной и доброжелательной атмосферы.

Дальнейшее развитие групповой работы на уроке.

Выделять электрические явления в природе и технике.

Определять знак заряда наэлектризованного тела.

Познакомить с краткими историческими сведениями изучения электрических зарядов.

Актуализация знаний. Подготовка к восприятию нового материала.

Добрый день, уважаемые взрослые!

Здравствуйте, ребята. По вашим лицам вижу, что настроение у вас хорошее. Давайте поработаем на уроке так, чтобы ваше настроение осталось таким же, а может быть стало еще лучше.

Сегодня у меня на уроке есть помощник – это палочка. На вид, вроде, обыкновенная из стекла. Я попытаюсь с ее помощью совершить чудо. Попробую, что – нибудь достать из этой коробки. (Опускает палочку в коробку и показывает ученикам)

Не получилось. Что же делать?

Ученики: Сказать заклинание.

Учитель

Попробую "Крибли, крабле, бумс!" Абра-швАбра-кадАбра.

Крекс-фекс-пекс Опять ничего.

Вспомните, что делал Алладин, когда вызывал из лампы джина

Учиеник Натирал лампу.

Учитель

Попробую и я натереть палочку (натирает о бумагу и опускает в коробочку. Показывает. что к палочке прилипли легкие кусочки бумаги)

Получилось! Палочка действительно волшебная!

Но при определенных условиях волшебными могут стать самые обычные предметы, например линейка. У вас на столах лежат линейки, поднесите их к цветным бумажкам в коробочке. Ничего не происходит. А теперь потрите линейки о варежку и повторите опыт. Мелкие полоски бумаги притянулись к линейке.

ОПЫТ 1

Ученики натирают линейки. После натирания к ним прилипают легкие предметы.

Учитель Какой вывод можно сделать из этих опытов?.

Ученики После натирания тело приобрело способность притягивать к себе легкие предметы.

В VI веке до н. э. греческий философ Фалес Милетский обнаружил, что янтарь, потёртый о мех, приобретает свойство притягивать пушинки, соломинки.

Легенда гласит, что дочь Фалеса пряла шерсть янтарным веретеном. Уронив его однажды в воду, стала обтирать его шерстяным хитоном и заметила, что к веретену пристало несколько шерстинок, и чем сильнее она вытирала веретено, тем больше налипало шерстинок. Девушка рассказала об этом явлении отцу, тот не замедлил провести эксперимент с различными изделиями из янтаря и обнаружил, что все они после натирания вели себя одинаково. СЛАЙД 2

«Янтарь» по-гречески «электрон». А это «чудо», которое мы с вами наблюдали, тоже имеет название – «электризация». Или по- другому можно сказать, что телу сообщён «электрический заряд».

Какая же тема нашего урока?

Ученики. «Электризация».

II Изучение нового материала.

Учитель. Открываем тетрадь, Записываем на полях число, начнем составлять ментальную карту. Где записываем тему урока? (Посередине). Что хотим узнать об этом явлении (ответы детей). Чертим веточки карты, они должны быть обязательно кривыми.!

На доске заготовка ментальной карты.

В тетради записываем тему: «ЭЛЕКТРИЗАЦИЯ»

Учитель: если тело после натирания приобретает способность притягивать к себе другие тела, то говорят, что это тело наэлектризовано или, что ему сообщен электрический заряд.

Запишем ниже слова «электризация», слова ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЗАРЯД

Фалес думал, что наэлектризовать можно только янтарь.

В начале семнадцатого века английский ученый Уильям Гильберт выяснил, что при трении могут электризоваться многие вещества: алмаз, сапфир, сургуч, и что притягивают они не только пушинки, но и металлы, дерево, воду, масло ….

Давайте проверим. (Работа в группах).

ЗАДАНИЕ 1: Наэлектризованная эбонитовая палочка подносится к деревянной линейке. (Линейка, лампа, вкрученная в патрон на подставке, пластмассовая линейка , потертая о мех)

Результат: Линейка начинает вращаться.

ЗАДАНИЕ 2: Наэлектризованная пластмассовая линейка, потертая о шерсть подносится к живому комнатному цветку.

Результат: Листочки отклоняются к палочке.

ЗАДАНИЕ 3: Натертая линейка подносится к струйке воды.

Результат: Струйка отклоняется к линейке.

ЗАДАНИЕ 4 Натертая линейка подносится к пламени свечи.

Результат: пламя отклоняется.

Эти опыты доказывают, что газы, жидкости и твердые тела взаимодействуют с наэлектризованными телами и сами электризуются.

УЧИТЕЛЬ Сколько тел участвуют в электризации?

Ученик Два, то которое натираем и то которым натираем.

В тетрадь В электризации участвуют два тела, и они оба получают электрический заряд.

Действительно, если натереть о сухое сукно эбонитовую палочку ( эбонит получается из смешенных и разогретых резины и серы), то не только палочка но и сукно начинает притягивать кусочки бумаги.

Это говорит о том, что при трении электризуются оба натираемых тела!

А одинаковый ли заряд получают эти два тела? Давайте проверим.

Учитель. Проверьте, как взаимодействуют после электризации тела из одного вещества и из разных веществ.

Опыт 2.Изучение взаимодействия заряженных тел. Два рода зарядов.

Задание 1.

Положите на полоску из бумаги полоску из полиэтилена. Погладьте их тыльной стороной ладони. Попробуйте их развести, а затем медленно сближайте. Что вы наблюдаете? А теперь то- же сделайте с двумя полиэтиленовыми полосками.

Ученики. Результаты опытов различные. В первом случае наблюдается притяжение полосок, а во втором отталкивание. Можно предположить, что на телах из одного вещества образуются заряды одного вида, а на телах из разных веществ – разного.

Приборы и материалы: 1) полоски из полиэтилена; 2) полоска из бумаги.

Учитель. Проверим это, электризуя палочки. При этом эбонитовые палочки натирайте мехом, а стеклянные – шёлком или бумагой. (Подвесить стеклянную палочку на нити, наэлектризовать ее и подносить поочередно к ней наэлектризованные стеклянную и эбонитовую палочки0.

Ученики. (Делают опыты, потом выводы). У эбонитовой палочки заряд, появившийся при электризации, иного рода, чем у стеклянной, потёртой о шёлк.

Учитель. Вы правы. В природе существует два рода зарядов. Мы сейчас повторили опыты, которые в 1730 г делал французский физик Шарль Дюфе. Он впервые заметил, что натёртые шёлком стеклянные палочки отталкиваются друг от друга, а к эбонитовой палочке притягиваются. (СЛАЙД 4)

А американский (СЛАЙД 5) физик Бенжамин Франклин в 1778 г. изменил понятие «стеклянное» электричество на положительное, а «смоляное» (эбонитовое) назвал отрицательным электричеством. Заряд, полученный на эбонитовой палочке (эбонит — это каучук с большой примесью серы) потертой о шерсть и мех Франклин назвал отрицательным. Заряд, который образуется на стеклянной палочке, потертой о шелк — положительным. (СЛАЙД 6)

Одни тела электризуются, так же как стеклянная палочка, т. е. положительно. Другие, как эбонитовая, палочка — отрицательно. Итак, в природе существуют положительные заряды и отрицательные заряды. Электрический заряд обозначается буквой q. Условились обозначать положительный заряд “+”, а отрицательный “-”.

Это физическая величина, его можно измерить. Единица измерения заряда – 1 Кл, названная в честь Шарля Кулона- французского ученого. (СЛАЙД 7)

Физкультминутка.

Ребята, а как определить наэлектризованы тела или нет?

Ученики. Если тела наэлектризованы, то они будут взаимодействовать, т. е. либо притягиваться, либо отталкиваться друг от друга.

Опыт с воздушным шариком. Учитель натирает шарик газетой, и просит ученика определить заряжен ли он, а если заряжен, то каким знаком?

Сегодня мы с вами установили, что тела, имеющие электрические заряды одинакового знака (их ещё называют одноимённые), взаимно отталкиваются, а тела, имеющие заряды противоположного знака (их называют разноимённые), взаимно притягиваются.

В тетрадь: если два тела заряжены одноименно, то они отталкиваются; если разноименно, то притягиваются.

Как вы думаете, можно наэлектризовать тела без трения друг о друга?

Ученики. (Высказывают свои предположения).

Запишем: виды электризации: (СЛАЙД 8)

Соприкосновение тел (трение только увеличивает площадь соприкосновения тел);

Через влияние (наведением)

Учитель. А теперь давайте подумаем, где явление электризации мы встречаем в жизни?

Ученики. (Приводят примеры). У меня юбка «прилипает» к колготкам. Волосы поднимаются при расчёсывании пластмассовой расчёской. Свитер «трещит», когда его снимаешь. А мой папа перевозит в автоцистерне горючие жидкости. Он мне объяснял, что цепь к корпусу автомашины прикрепляют, чтобы избежать возникновения искр и пожара от электризации.

Итак, сегодня на уроке вы узнали…. (повторяем основные определения урока)

III Закрепление и углубление знаний. Практическое применение знаний.

Вариант 1

1. Стекло при трении о шелк заряжается:

А) положительно; Б) отрицательно.

2. Если наэлектризованное тело отталкивается от эбонитовой палочки, потертой о мех, то оно заряжено:

А) положительно; Б) отрицательно.

3. Три пары легких шариков подвешены па нитях. Какая пара шариков не заряжена? Рисунок 3.

4. Какая пара шариков (см. тот же рисунок) имеет одноименные заряды?

5. Какая пара шариков (см. тот же рисунок) имеет разноименные заряды?

Вариант 2

1. Если резину потереть о шерсть и коснуться ею некоторого тела, то это тело электризуется:

А) положительно; Б) отрицательно.

2. К стеклянной палочке М, рисунок 4. натертой о шелк, подносят палочку N, и палочка М приходит в движение по направлению, указанному стрелкой. Какой заряд имеет палочка N?

А) Положительный; Б) Отрицательный.

3. Какой заряд имеет шарик, к которому поднесена наэлектризованная палочка? Рисунок 5.

А) Положительный; Б) Отрицательный.

4. Какой заряд имеет наэлектризованная палочка, поднесенная к гильзе? Рисунок 6.

А) Положительный; Б) Отрицательный.

5. Одноименно заряженные тела. а разноименно заряженные .

А) Отталкиваются; притягиваются; Б) притягиваются; отталкиваются.

Вариант 3

1. При натирании о мех каучук электризуется:

А) положительно; Б) отрицательно.

2. Если заряженное тело притягивается к стеклянной палочке, натертой о шелк, то оно заряжено:

А) положительно; Б) отрицательно.

3. Три пары легких шариков подвешены на нитях рисунок 7. Какая пара шариков имеет одноименные заряды?

4. Какая пара шариков имеет разноименные заряды (см. тот же рисунок)?

5. Какая пара шариков не заряжена (см. тот же рисунок)?

Вариант 4

1. Стеклянная бутылка при натирании о бумагу или шелк электризуется:

А) положительно; Б) отрицательно.

2. К эбонитовой палочке, натертой о мех, притягиваются тела, заряженные:

А) положительно; Б) отрицательно.

3. К заряженной палочке М подносят заряженную палочку N. Рисунок 8. При этом палочка М приходит в движение по направлению, указанному стрелкой. Что можно сказать о знаках заряда на этих палочках?

А) Палочки имеют одноименные заряды; Б) палочки имеют разноименные заряды.

4. Какой заряд имеет большой шар? Рисунок 9.

А) Положительный; Б) отрицательный.

5. Тела 1, 2 и 3 заряжены. Рисунок 10. Какие из них притягиваются друг к другу?

А) 3 и 1; 2 и 1; 3 и 2; Б) 1 и 2; 1 и 3; В) 2 и 3; 1 и 2.

Проверка результатов теста. (взаимопроверка)

Поведение итогов.

Домашнее задание.

Прочитать параграфы 25,26

Творческое задание: польза и вред электризации.

Ребята, у вас на партах лежат цветные кружки, подпишите их и напишите какой заряд вы получили сегодня на уроке: положительный или отрицательный.

Если осталось время, то можно посмотреть серию из киножурнала «ералаш» «Электризация»

Электризация тел. Взаимодействие электрических зарядов

В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет.

Получите невероятные возможности

Конспект урока «Электризация тел. Взаимодействие электрических зарядов»

Электричество, электрический ток электрической энергии. Эти слова знакомы сейчас каждому. Сегодня трудно и даже невозможно представить нашу жизнь без электричества. Мы почти автоматически нажимаем кнопки выключателей и включаем самые разнообразные приборы и технические устройства, делающие нашу жизнь комфортной. Электролампы освещают наши квартиры и улицы. Компьютеры, радиоприёмники, телевизоры и телефоны — все эти устройства используют электричество. Но с электричеством связана не только работа современных приборов и технических устройств. Оно играет гораздо более важную роль. Электрические силы взаимодействия атомов и молекул ответственны за обмен веществ в человеческом организме. Но что такое электричество и какова его природа? Чтобы ответить на эти вопросы вспомним сначала происхождение термина электричество.

Ещё в VII в. до н. э. учёные Древней Греции установили тот факт, что после натирания шерстью янтарных предметов к ним притягиваются лёгкие тела.

В конце XVI столетия английский учёный Уильям Гильберт обнаружил, что свойством притягивать лёгкие предметы обладает не только янтарь, но и многие другие тела, предварительно натёртые кожей или другими мягкими материалами. Это явление он назвал электризацией (так как янтарь по-гречески звучит как, электрон). А тела, которые в результате трения приобретают свойство притягивать к себе другие тела, стали называть наэлектризованными или заряженными. В этом случае говорят, что телам сообщён электрический заряд.

В XVIII веке были установлены два важных свойства электризации. Во-первых, при трении электризуются оба тела (янтарь и шерсть, стеклянная палочка и бумага). Но само трение малосущественно: оно лишь увеличивает площадь соприкосновения тел.

Сказанное мы можем проверить на опыте. Потрём друг о друга чистые и сухие резиновую и стеклянную палочки. А теперь поочерёдно поднесём их к лёгкой станиолевой гильзе. Как видим, обе палочки притягивают её к себе. Значит, электрические заряды при трении появились у обоих тел.

Во-вторых, появляющиеся на телах заряды принципиально отличаются друг от друга. Докажем это на опыте. Для начала потрём стеклянную палочку о кусочек шёлка. А теперь дотронемся этой палочкой до станиолевой гильзы. Гильза оттолкнётся от палочки, отклонится на некоторый угол и останется в этом положении.

То же самое произойдёт, если повторить опыт, но вместо стеклянной палочки использовать эбонитовую, предварительно потёртую о шерсть. А если мы сейчас поднесём две наших заряженных гильзы друг к другу, то они сразу же притянутся.

Повторим эксперимент, но теперь зарядим гильзы одной и той же палочкой (всё равно какой). Вновь поднесём гильзы друг к другу. Как видим, теперь гильзы отталкиваются.

Таким образом, наэлектризованные или заряженные тела взаимодействуют между собой. Причём характер их взаимодействия может быть разным: они либо притягиваются, либо отталкиваются друг от друга, взаимодействуя при этом сильнее или слабее.

Ещё в 1729 году французский учёный Шарль Франсуа Дюфе проведя похожие эксперименты установил, что в природе существует два рода зарядов. Один образуется при трении стекла о шёлк, а другой — смолы о шерсть. Поэтому Дюфе назвал заряды «стеклянным» и «смоляным» соответственно.

В 1747 году американский учёный Бенджамин Франклин ввёл понятие положительного и отрицательного заряда, соответственно заряда, приобретённого стеклянной палочкой, потёртой о шёлк, и заряда, полученного на янтаре, потёртым о мех.

Подобно тому, как масса определяет интенсивность гравитационного взаимодействия, электрический заряд является количественной мерой способности тел к электромагнитным взаимодействиям.

Итак, мы уже выяснили, что электрическое взаимодействие проявляется в том, что одноимённо заряженные тела (или частицы) отталкивают друг друга, а разноимённо — притягиваются. На этом явлении основан принцип действия простейшего прибора, при помощи которого выясняют, наэлектризовано тело или нет — электроскопа.

Напомним, что электроскоп состоит из металлического стержня, к концу которого прикреплены две тонкие бумажные полоски. Стержень с бумажными листочками вставляется в металлическую оправу, застеклённую с обеих сторон. Чтобы стержень не касался оправы, его пропускают через пластмассовую пробку. Если дотронуться заряженным телом до стержня электроскопа, то бумажные листочки оттолкнутся друг от друга. При этом чем более наэлектризовано тело, тем на больший угол они разойдутся. Значит, по изменению угла, на который расходятся листочки электроскопа, можно судить о степени наэлектризованности тела.

Более точным прибором для обнаружения заряда является электрометр. Сообщённый шарику, а через него стержню и стрелке заряд (любого знака) вызывает отталкивание стрелки от заряженного стержня. Нижний конец стрелки перемещается при этом по шкале. А металлический корпус позволяет использовать прибор и для более сложных измерений. Например, при помощи электрометра можно доказать, что при электризации трением оба тела, приобретают равные по модулю, но противоположные по знаку заряды. Покажем это.

Возьмём электрометр, на стержень которого надет полый металлический шар, и две пластинки — эбонитовую и плексигласовую. Наэлектризуем последние трением друг о друга.

Теперь внесём одну из них внутрь полого шара электрометра и убедимся, что он зарядился.

Снимем заряд с электрометра, прикоснувшись к нему рукой, и внесём внутрь шара вторую пластинку. Не трудно заметить, что стрелка электрометра отклонилась на такой же угол, что и в прошлый раз. Это убеждает нас в том, что каждая из пластинок действительно заряжается при трении друг о друга.

А теперь внесём внутрь шара одновременно обе заряженные пластинки. Как видим, электрометр не обнаруживает заряда — его стрелка не отклоняется.

Данный опыт позволяет нам ещё раз убедиться не только в том, что при электризации тела приобретают заряды противоположных знаков, но и в том, что эти заряды равны по модулю. Именно поэтому стрелка электрометра при внесении внутрь шара двух потёртых друг о друга пластин остаётся на нуле. Иначе говоря, алгебраическая сумма зарядов обеих пластинок и до, и после электризации равна нулю.

Мы уже знаем, что заряженное тело притягивает к себе другое заряженное тело, если их заряды разноимённые. Но почему к заряженному телу притягиваются незаряженные тела?

Первым почти верное объяснение данным явлениям дал Бенджамин Франклин. Так вот, он считал, что в любом незаряженном теле положительное и отрицательное электричество присутствуют всегда, но в равных количествах, так что имеет место их компенсация.

Подтвердим предположение Франклина, проведя такой опыт. Поднесём к шарику незаряженного электроскопа, не касаясь его, наэлектризованную палочку.

Электроскоп фиксирует появление на листочках заряда. Уберём палочку — листочки спадают. Значит, заряд от палочки к листочкам электроскопа не перешёл через воздух, а появился под влиянием заряженной палочки. Зная, что заряд может перемещаться в теле, мы можем объяснить произошедшее.

Итак, в любом незаряженном теле всегда имеются равные количества зарядов противоположных знаков, равномерно распределённых по всему телу (именно поэтому тело в целом является электрически нейтральным). Заряд же на поднесённой к электроскопу палочке притягивает к себе разноимённый и отталкивает одноимённый заряд на стержне и листочках электроскопа, что и объясняет появление заряда на листочках.

Это можно подтвердить более и наглядным опытом. Поднесём наэлектризованную палочку к одному из двух незаряженных электроскопов, соединённых медным стержнем. Как видим, оба прибора фиксируют появление заряда. Это объясняется тем, что два электроскопа и медный стержень образуют сейчас один большой проводник. На ближайшей его части распределён разноимённый заряд, а на дальней — одноименный. Отодвинем палочку — листочки электроскопов возвращаются в начальное положение. Теперь при поднесённой палочке уберём соединительную перемычку — оба прибора останутся заряженными. В том, что это равные разноимённые заряды, можно убедиться, вернув назад перемычку, соединяющую приборы — листочки в обоих приборах опадают.

Перераспределение зарядов в теле, вызываемое воздействием другого заряженного тела, называется электризацией через влияние или электростатической индукцией. С электризацией через влияние мы сталкиваемся достаточно часто. Например, следствием этого явления является молния (или грозовой разряд).

Экспериментальным путём было установлено, что распределение заряда зависит от размеров взаимодействующих тел. Например, если заряд передают от заряженного шара незаряженному шару точно такого же размера, то заряд разделится пополам. Однако, если незаряженный шар больше, то на него перейдёт больше половины заряда. Поэтому, чем больше тело, которому передают заряд, тем большая часть заряда на него перейдёт. Именно на этом факте основано заземление, то есть электрическое соединение предмета из проводящего материала с Землёй.

Теперь можно сформулировать закон сохранения электрического заряда, в основу которого легла гипотеза Бенджамина Франклина, выдвинутая им в 1747 году, и подтверждённая в 1843 году Майклом Фарадеем: в электрически изолированной системе тел алгебраическая сумма зарядов всех тел остаётся постоянной:

Обратите внимание на то, что выполняется закон сохранения заряда только для электрически изолированных систем, которые не обменивается электрически заряженными частицами с внешними телами.

А теперь давайте проведём с вами такой опыт. Возьмём заряженный электрометр и с помощью медного стержня соединим его с точно таким же электрометром, только незаряженным. Как видим практически половина заряда перешла с первого электрометра на второй. Теперь разрядим второй электрометр, коснувшись рукой и вновь присоединим его к первому, на котором осталась половина первоначального заряда.

Отклонившиеся, но уже на меньший угол, стрелки опять показывают присутствие заряда на обоих приборах. Только на каждом из них теперь лишь по четверти первоначального заряда. Очевидно, что, продолжая подобное деление, можно получить одну восьмую, одну шестнадцатую и так далее части начального заряда. Из истории физики известно, что уже более ста лет назад учёные умели делить заряд. Но самым важным для них было выяснить: существует ли в природе наименьший заряд, то есть такой, который разделить уже невозможно?

Опыты, позволившие найти «наименьшую порцию электричества», то есть элементарный заряд, были проведены одновременно в 1910—1913 годах американцем Робертом Милликеном и российским физиком Абрамом Фёдоровичем Иоффе.

В их опытах заряженная очень малая капелька масла (в опытах Милликена) и пылинка цинка (в опытах Иоффе) «зависала» между заряженными пластинами. Электрическая сила, компенсирующая силу тяжести, зависела от заряда капельки или пылинки, что позволило учёным судить о значении этого заряда. В обоих опытах были получены одинаковые результаты: заряд не мог принимать любое значение и всегда был кратен одному и тому же числу — заряду электрона. Так как этот заряд дальше уже не делился, то его и назвали элементарным зарядом, модуль которого равен модулю заряда электрона.

|е| = 1,6 · 10 –19 Кл.

Таким образом, любой электрический заряд дискретен, то есть он может быть больше заряда электрона только в целое число раз:

q = е (N_р – N_е) = Ne.

SA. Электрический заряд

Электрические явления известны с древних времен. Еще в древней Греции (VII в. до н.э.) заметили, что если янтарь потереть о шерсть, то он будет притягивать различные легкие предметы.

Позже В.Гильберт (XVI в.) обнаружил, что свойством притягивать легкие предметы обладают, кроме янтаря, фарфор и многие другие тела, предварительно натертые кожей или другими мягкими материалами. Это явление В. Гильберт назвал электризацией (electron по-гречески — янтарь).

О телах, способных к таким взаимодействиям, говорят, что они электрически заряжены, т.е. им сообщен электрический заряд.

Электрический заряд q — это физическая скалярная величина, характеризующая способность тел участвовать в электромагнитных взаимодействиях.

Электрический заряд обозначается буквами q или Q. В Международной системе единиц (СИ) единицу заряда – кулон устанавливают с помощью единицы силы тока:

• 1 кулон (Кл) – это заряд, проходящий за 1 с через поперечное сечение проводника при силе тока в 1 А.

Сообщить небольшому телу заряд в 1 Кл невозможно, поэтому чаще всего мы будем использовать кратные величины:

• *Два заряда по 1 Кл на расстоянии 1 км отталкивались бы друг от друга с силой, чуть меньшей силы, с которой земной шар притягивает груз массой в 1 т. Поэтому, отталкиваясь друг от друга, заряженные частицы не смогли бы удерживаться на таком теле.

Заряд в 1 Кл очень велик. Но в проводнике, который в целом нейтрален, привести в движение заряд в 1 Кл не составляет большого труда. Ведь в обычной электрической лампочке мощностью 100 Вт при напряжении 127 В устанавливается ток, немного меньший 1 А. При этом за 1 с через поперечное сечение проводника проходит заряд, почти равный 1 Кл.

Для обнаружения и измерения электрических зарядов применяется электрометр. Электрометр состоит из металлического стержня и стрелки, которая может вращаться вокруг горизонтальной оси (рис. 1). Стержень со стрелкой закреплен в плексигласовой втулке и помещен в металлический корпус цилиндрической формы, закрытый стеклянными крышками.

Прикоснемся положительно заряженной палочкой к стержню электрометра. Мы увидим, что стрелка электрометра отклоняется на некоторый угол (см. рис. 1). Поворот стрелки объясняется тем, что при соприкосновении заряженного тела со стержнем электрометра электрические заряды распределяются по стрелке и стержню. Силы отталкивания, действующие между одноименными электрическими зарядами на стержне и стрелке, вызывают поворот стрелки. Наэлектризуем эбонитовую палочку еще раз и вновь коснемся ею стержня электрометра. Опыт, показывает, что при увеличении электрического заряда на стержне угол отклонения стрелки от вертикального положения увеличивается. Следовательно, по углу отклонения стрелки электрометра можно судить о значении электрического заряда, переданного стержню электрометра.

Подобно тому, как в механике часто используется понятие материальной точки, позволяющее значительно упростить решение многих задач, в электростатике используют понятие «точечный заряд».

• Точечный заряд – это такое заряженное тело, размеры которого значительно меньше расстояния от этого тела до точки наблюдения и других заряженных тел.

В частности, если говорят о взаимодействии двух точечных зарядов, то тем самым предполагают, что расстояние между двумя рассматриваемыми заряженными телами значительно больше их линейных размеров.

Свойства электрического заряда

Совокупность всех известных экспериментальных фактов позволяет выделить следующие свойства заряда:

• Существует два рода электрических зарядов, условно названных положительными и отрицательными. Положительно заряженными называют тела, которые действуют на другие заряженные тела так же, как стекло, наэлектризованное трением о шелк. Отрицательно заряженными называют тела, которые действуют так же, как эбонит, наэлектризованный трением о шерсть. Выбор названия «положительный» для зарядов, возникающих на стекле, и «отрицательный» для зарядов на эбоните совершенно случаен.

Нигде и никогда в природе не возникает и не исчезает электрический заряд одного знака. Появление положительного электрического заряда всегда сопровождается появлением равного по модулю отрицательного заряда. Ни положительный, ни отрицательный заряд не могут исчезнуть в отдельности, они могут лишь взаимно нейтрализовать друг друга, если равны по модулю.

Причина сохранения электрического заряда до сих пор пока неизвестна.

Электризация тела

Для того чтобы получить электрически заряженное макроскопическое тело или, как говорят, наэлектризовать его, нужно отделить часть отрицательного заряда от связанного с ним положительного.

• Проще всего это сделать с помощью трения. Если провести расческой по волосам, то небольшая часть наиболее подвижных заряженных частиц – электронов – перейдет с волос на расческу и зарядит ее отрицательно, а волосы зарядятся положительно. При электризации трением оба тела приобретают противоположные по знаку, но одинаковые по модулю заряды.

• Еще один способ электризации тел – воздействие на них различных излучений (в частности, ультрафиолетового, рентгеновского и γ-излучения). Этот способ наиболее эффективен для электризации металлов, когда под действием излучений с поверхности металла выбиваются электроны, и проводник приобретает положительный заряд.

• Электризация через влияние или «электрическая индукция». При поднесении к проводнику положительного заряда электроны к нему притягиваются и накапливаются на ближайшем конце проводника. На нем оказывается некоторое число «избыточных» электронов, и эта часть проводника заряжается отрицательно. На удаленном конце образуется недостаток электронов и, следовательно, избыток положительных ионов: здесь появляется положительный заряд. При поднесении к проводнику отрицательно заряженного тела электроны накапливаются на удаленном конце, а на ближнем конце получается избыток положительных ионов. После удаления заряда, вызывающего перемещение электронов, они вновь распределяются по проводнику, так что все участки его оказываются по-прежнему незаряженными. Индуцированные заряды можно разделить, если в присутствии заряженного тела разделить проводник на части. В этом случае сместившиеся электроны уже не могут вернуться обратно после удаления внешнего заряда.

*Механизм электризации трением

Наэлектризовать тела с помощью трения очень просто. А вот объяснить, как это происходит, оказалось очень непростой задачей.

1 версия. При электризации тел важен тесный контакт между ними. Электрические силы удерживают электроны внутри тела. Но для разных веществ эти силы различны. При тесном контакте небольшая часть электронов того вещества, у которого связь электронов с телом относительно слаба, переходит на другое тело. Перемещения электронов при этом не превышают размеров межатомных расстояний (10 -8 см). Но если тела разъединить, то оба они окажутся заряженными. Так как поверхности тел никогда не бывают идеально гладкими, то необходимый для перехода тесный контакт между телами устанавливается только на небольших участках поверхностей. При трении тел друг о друга число участков с тесным контактом увеличивается, и тем самым увеличивается общее число заряженных частиц, переходящих от одного тела к другому. Но не ясно, как в таких не проводящих ток веществах (изоляторах), как эбонит, плексиглас и другие, могут перемещаться электроны. Они ведь связаны в нейтральных молекулах.

2 версия. На примере ионного кристалла LiF (изолятора) это объяснение выглядит так. При образовании кристалла возникают различного рода дефекты, в частности вакансии – незаполненные места в узлах кристаллической решетки. Если число вакансий для положительных ионов лития и отрицательных – фтора неодинаково, то кристалл окажется при образовании заряженным по объему. Но заряд в целом не может сохраняться у кристалла долго. В воздухе всегда имеется некоторое количество ионов, и кристалл будет их вытягивать из воздуха до тех пор, пока заряд кристалла не нейтрализуется слоем ионов на его поверхности. У разных изоляторов объемные заряды различны, и поэтому различны заряды поверхностных слоев ионов. При трении поверхностные слои ионов перемешиваются, и при разъединении изоляторов каждый из них оказывается заряженным.

А могут ли электризоваться при трении два одинаковых изолятора, например те же кристаллы LiF? Если они имеют одинаковые собственные объемные заряды, то нет. Но они могут иметь и различные собственные заряды, если условия кристаллизации были разными и появилось разное число вакансий. Как показал опыт, электризация при трении одинаковых кристаллов рубина, янтаря и др. действительно может происходить. Однако приведенное объяснение вряд ли правильно во всех случаях. Если тела состоят, к примеру, из молекулярных кристаллов, то появление вакансий у них не должно приводить к заряжению тела.

Закон Кулона

В 1785 г. французский физик Шарль Кулон экспериментально установил основной закон электростатики – закон взаимодействия двух неподвижных точечных заряженных тел или частиц.

Закон взаимодействия неподвижных электрических зарядов – закон Кулона – основной (фундаментальный) физический закон и может быть установлен только опытным путем. Ни из каких других законов природы он не вытекает.

Если обозначить модули зарядов через |q₁| и |q₂|, то закон Кулона можно записать в следующей форме:

где k – коэффициент пропорциональности, значение которого зависит от выбора единиц электрического заряда. В системе СИ \(

k = \dfrac<1> <4 \pi \cdot \varepsilon_0>= 9 \cdot 10^9\) Н·м 2 /Кл 2 , где ε₀ – электрическая постоянная, равная 8,85·10 -12 Кл 2 /Н·м 2 .

• сила взаимодействия двух точечных неподвижных заряженных тел в вакууме прямо пропорциональна произведению модулей зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

Эту силу называют кулоновской.

Закон Кулона в данной формулировке справедлив только для точечных заряженных тел, т.к. только для них понятие расстояния между зарядами имеет определенный смысл. Точечных заряженных тел в природе нет. Но если расстояние между телами во много раз больше их размеров, то ни форма, ни размеры заряженных тел существенно, как показывает опыт, не влияют на взаимодействие между ними. В этом случае тела можно рассматривать как точечные.

Легко обнаружить, что два заряженных шарика, подвешенные на нитях, либо притягиваются друг к другу, либо отталкиваются. Отсюда следует, что силы взаимодействия двух неподвижных точечных заряженных тел направлены вдоль прямой, соединяющей эти тела. Подобные силы называют центральными. Если через \(

\vec F_<12>\) обозначить силу действующую на первый заряд со стороны второго, а через \(

\vec F_<21>\) – силу, действующую на второй заряд со стороны первого (рис. 2, 3), то, согласно третьему закону Ньютона, \(