Fysica! Wat is de capaciteit van een woord!
Natuurkunde is niet alleen gezond voor ons!
Natuurkunde - ondersteuning en fundament
Alle wetenschappen zonder uitzondering!
- uitleggen aan studenten het mechanisme van elektrificatie van lichamen,
- onderzoeks- en creatieve vaardigheden ontwikkelen,
- voorwaarden scheppen voor toenemende belangstelling voor het bestudeerde materiaal,
- studenten helpen de praktische betekenis, het nut van de verworven kennis en vaardigheden te begrijpen.
Apparatuur:
- elektroforese machine,
- electrometer,
- sultans,
- ebbenhout en glazen stokken,
- zijde en wollen stoffen,
- elektroscoop,
- aansluitdraden, gedestilleerd water, paraffineparels,
- aluminium en papieren cilinders, zijden draden (geverfd en ongeverfd).
Op het bureau: Geleiders, isolatoren, hars- en glasladingen.
- - invloed hebben
- - foto-elektrisch effect (onder invloed van licht).
TIJDENS DE LESSEN
1. Inleidende toespraak van de leraar
In het dagelijks leven neemt een persoon een groot aantal verschijnselen waar en misschien worden nog veel meer verschijnselen onopgemerkt.
Het bestaan van deze verschijnselen "duwt" een persoon om ernaar te zoeken, deze verschijnselen te ontdekken en te verklaren. Zo'n fenomeen als de val van lichamen op de grond bij een persoon veroorzaakt geen verrassing meer. Maar het moet worden opgemerkt dat de aarde en dit lichaam op elkaar inwerken zonder elkaar aan te raken. Ze werken met elkaar samen door de meest bekende actie: zwaartekracht (zwaartekrachtvelden). We zijn eraan gewend dat lichamen meestal direct op elkaar inwerken. Er zijn ook dergelijke verschijnselen, bekend bij de oude Grieken, die elke keer belangstelling wekken bij kinderen en volwassenen. Dit zijn elektrische verschijnselen.
Voorbeelden van elektrische interacties zijn zeer divers en zijn ons van kinds af aan niet zo bekend als bijvoorbeeld de zwaartekracht van de aarde. Deze interesse wordt ook verklaard door het feit dat we hier grote mogelijkheden hebben om met eenvoudige apparatuur experimentele omstandigheden te creëren en te veranderen.
Laten we de voortgang volgen van het identificeren en bestuderen van enkele van de verschijnselen.
2. Historische achtergrond (studentenrapporten)
De Griekse filosoof Thales van Milete, die leefde in 624-547. BC, ontdekte dat barnsteen, gewreven tegen vacht, de eigenschap verwerft om kleine voorwerpen aan te trekken - pluisjes, rietjes, enz. Later werd dit fenomeen elektrificatie genoemd.
In 1680 bouwde de Duitse wetenschapper Oto von Guericke de eerste elektrische machine en ontdekte het bestaan van elektrische krachten van afstoting en aantrekking.
De eerste wetenschapper die pleitte voor het bestaan van twee soorten aanklachten was de Fransman Charles Dufay (1698-1739). De elektriciteit die verschijnt wanneer de hars wordt gewreven werd hars genoemd, en de elektriciteit die verschijnt wanneer het glas wordt gewreven, is glas. In moderne terminologie komt "harsachtige" elektriciteit overeen met negatieve ladingen en "glas" elektriciteit met positieve. De meest overtuigende tegenstander van de theorie van het bestaan van twee soorten aanklachten was de beroemde Amerikaan Benjamin Franklin (1706 - 1790). Hij was de eerste die het concept van positieve en negatieve ladingen introduceerde. Hij verklaarde de aanwezigheid van deze ladingen in lichamen door een overmaat of tekort in de lichamen van een of andere algemene elektrische materie. Deze bijzondere zaak, later "Franklin-vloeistof" genoemd, had naar zijn mening een positieve lading. Dus tijdens elektrificatie wint of verliest het lichaam positieve ladingen. Het is gemakkelijk te raden dat Franklin positieve ladingen verwarde met negatieve en dat de lichamen elektronen uitwisselen (die een negatieve lading dragen). Grotendeels vanwege dit feit werd de bewegingsrichting van een positieve lading vervolgens verward met de stroomrichting in metalen.
De Engelsman Robert Simmer (1707 - 1763) vestigde de aandacht op het ongewone gedrag van zijn wollen en zijden kousen. Hij droeg twee paar kousen: zwarte wol voor warmte en witte zijde voor schoonheid. Hij trok beide kousen tegelijk uit zijn been en trok de ene uit de andere. Hij zag hoe beide kousen opzwellen, de vorm van een been aannamen en tot elkaar werden aangetrokken. Kousen van dezelfde kleur stootten echter af en verschillende kleuren trokken aan. Op basis van zijn observaties werd Simmer een ijverige aanhanger van de theorie van twee beschuldigingen, waarvoor hij de bijnaam 'de opgeblazen filosoof' kreeg.
In modern spraakgebruik hadden zijn zijden kousen een negatieve lading, terwijl zijn wollen kousen positieve ladingen hadden.
3. Het fenomeen elektrificatie van lichamen
Docent: Welk lichaam heet geladen?
Leerling: Als een lichaam andere lichamen kan aantrekken of afstoten, dan heeft het een elektrische lading. Zo'n instantie zou worden aangeklaagd. Charge - een eigenschap van lichamen, - het vermogen tot elektromagnetische interactie.
(Demonstratie van de werking van een geladen lichaam).
Docent: Wat wordt een elektroscoop genoemd?
Leerling: Een apparaat waarmee u de aanwezigheid van een lading in een lichaam kunt detecteren en evalueren, wordt een elektroscoop genoemd.
Docent: Hoe werkt een elektroscoop en hoe werkt het?
Leerling: Het belangrijkste onderdeel van de elektroscoop is een geleidende geïsoleerde staaf, waarop een pijl is bevestigd die vrij kan draaien. Wanneer een lading verschijnt, worden de pijl en de staaf geladen met ladingen van hetzelfde teken, en daarom, afstotend, creëren ze een afbuigingshoek waarvan de waarde evenredig is met de ontvangen lading.
(Demonstratie van de werking van het apparaat).
Docent: Elektrificatie van lichamen kan in verschillende gevallen voorkomen, d.w.z. er zijn verschillende manieren om lichamen te elektrificeren:
- wrijving,
- blazen
- contact,
- invloed hebben,
- onder invloed van lichtenergie.
Laten we er een paar bekijken.
Discipel: Als wrijf de ebonietstok op de wol, dan krijgt de eboniet een negatieve lading en de wol een positieve lading. De aanwezigheid van deze ladingen wordt gedetecteerd met behulp van een elektroscoop. Raak hiervoor de staaf van de elektroscoop aan met een ebonietstok of wollen doek. In dit geval wordt een deel van de lading van het testlichaam overgebracht naar de staaf. Trouwens, in dit geval treedt er een kortstondige elektrische stroom op. Beschouw de interactie van twee papieren patronen die aan een draad zijn opgehangen, de ene geladen uit een ebonietstok, de andere uit een wollen doek. Merk op dat ze zich tot elkaar aangetrokken voelen. Dit betekent dat lichamen met tegengestelde ladingen elkaar aantrekken. Niet elke stof kan elektrische ladingen overdragen. Stoffen waardoor ladingen kunnen worden overgedragen, worden geleiders genoemd en stoffen waardoor ladingen niet worden overgedragen, worden niet-geleiders genoemd - diëlektrica (isolatoren). Dit kan ook worden ontdekt met behulp van een elektroscoop, die het verbindt met een geladen lichaam, stoffen van verschillende soorten.
Witte zijdedraad geleidt geen lading, maar geverfde zijdedraad wel. (Afb. A)
Witte zijden draad Geverfde zijden draad
Scheiding van ladingen en het verschijnen van een dubbele elektrische laag op de plaatsen van hun contact, twee verschillende lichamen, isolatoren of geleiders, vaste stoffen, vloeistoffen of gassen. Bij het beschrijven van elektrificatie door wrijving, hebben we altijd alleen goede isolatoren voor het experiment genomen - barnsteen, glas, zijde, eboniet. Waarom? Omdat in isolatoren de lading op de plaats blijft waar deze is ontstaan en niet door het hele oppervlak van het lichaam kan gaan naar andere lichamen die ermee in contact komen. De ervaring mislukt als beide wrijflichamen van metaal zijn met geïsoleerde handvatten, omdat we ze niet over het hele oppervlak tegelijk van elkaar kunnen scheiden.
Vanwege de onvermijdelijke ruwheid van het oppervlak van lichamen, zijn er op het moment van scheiding altijd enkele laatste contactpunten - "bruggen" waardoor op het laatste moment alle overtollige elektronen ontsnappen en beide metalen niet worden geladen.
Leraar: Laten we nu eens kijken naar elektrificatie door aanraking.
Discipel: Als we een bol paraffine in gedistilleerd water dompelen en vervolgens uit het water halen, dan worden zowel de paraffine als het water opgeladen. (Figuur B)
De elektrificatie van water en paraffine verliep zonder enige wrijving. Waarom? Het blijkt dat we bij elektrificatie door wrijving alleen het contactoppervlak vergroten en de afstand tussen de atomen van de wrijvende lichamen verkleinen. In het geval van water - paraffine interfereert elke ruwheid niet met de nadering van hun atomen.
Dit betekent dat wrijving geen voorwaarde is voor het elektrificeren van lichamen. Er is nog een reden waarom elektrificatie in deze gevallen optreedt.
Discipel: Het werk van een elektrofoormachine is gebaseerd op de elektrificatie van het lichaam door invloed. Een geëlektrificeerd lichaam kan interageren met elke elektrisch neutrale geleider. Wanneer deze lichamen elkaar naderen, door het elektrische veld van een geladen lichaam, vindt er een herverdeling van ladingen plaats in het tweede lichaam. Dichter bij het geladen lichaam zijn de ladingen tegengesteld aan het geladen lichaam. Verder van het geladen lichaam in de geleider (huls of cilinder) bevinden zich ladingen met dezelfde naam als het geladen lichaam.
Omdat de afstand tot positieve en negatieve ladingen in de cilinder van de bal verschillend is, overheersen de aantrekkingskrachten en wijkt de cilinder af naar het geëlektrificeerde lichaam. Als de hand de andere kant van het lichaam van de geladen bal raakt, zal het lichaam naar de geladen bal springen. Dit komt doordat elektronen naar de hand springen, waardoor de afstotende krachten worden verminderd. Rijst. D.
Leraar: Hoe lang zal deze situatie duren? (Figuur D)
Discipel: Na een paar seconden zal er een ladingsverdeling plaatsvinden en zal de cilinder loskomen van de bal. Hun karakter zal in de toekomst afhangen van de waarde van de som van hun lasten. Als hun som gelijk is aan nul, dan zijn hun interactiekrachten gelijk aan nul. Als Fp< 0, то они оттолкнутся друг от друга, но на меньший угол .
Docent: Beschouw de elektrificatie van lichamen onder invloed van lichtenergie (foto-elektrisch effect).
Leerling: Laten we een sterke lichtstraal richten op de zinken schijf (plaat) die aan de elektrometer is bevestigd. Onder invloed van lichtenergie wordt een bepaald aantal elektronen door de plaat uitgezonden. De plaat zelf blijkt positief geladen te zijn. De grootte van deze lading kan worden beoordeeld aan de hand van de afbuighoek van de elektrometernaald. (Afb. E)
Leraar: We hebben ervoor gezorgd dat met een afname van de afstand tussen atomen het fenomeen elektrificatie effectiever is. Waarom?
Discipel: Omdat dit de Coulomb-aantrekkingskracht tussen de kern van het atoom en het elektron van het naburige atoom vergroot.
Het elektron dat zwak aan zijn kern is gebonden, springt over.
Leraar: Bedenk hoe de chemische elementen zich in het periodiek systeem van chemische elementen bevinden.
Discipel: Er zijn ongeveer 500 vormen van het periodiek systeem van chemische elementen. Hiervan, in één, 18-cel, zijn de elementen gerangschikt volgens de structuur van de elektronische schillen van hun atomen en wordt gegeven in het naslagwerk over algemene en anorganische chemie door N.F. Stas.
De eigenschappen en kenmerken van atomen, inclusief de elektronegativiteit en valentie van elementen, zijn consistent met de periodieke wet.
De stralen van atomen en ionen in perioden nemen af, omdat de elektronenschil van een atoom of ion van elk volgend element in de periode, in vergelijking met het vorige, wordt dichter door een toename van de lading van de kern en een toename van de aantrekking van elektronen naar de kern.
De stralen in de groepen worden groter naarmate het atoom (ion) van elk element verschilt van het hogere door het verschijnen van een nieuwe elektronische laag. Wanneer een atoom verandert in een kation (positief ion), nemen de atoomstralen sterk af, terwijl wanneer een atoom verandert in een anion (negatief ion), de atoomstralen nauwelijks veranderen.
De energie die wordt besteed aan de scheiding van een elektron van een atoom en de transformatie in een positief ion wordt ionisatie genoemd. De spanning waarbij ionisatie optreedt, wordt de ionisatiepotentiaal genoemd.
De ionisatiepotentiaal is een fysieke eigenschap die een indicator is van de metallische eigenschappen van een element: hoe kleiner deze is, hoe gemakkelijker het is voor het elektron om los te komen van het atoom en hoe meer uitgesproken de metallische (reducerende) eigenschappen van het element.
Tabel 1. Ionisatiepotentialen van atomen (eV / atoom) van elementen van de tweede periode
| Element | J 1 | J 2 | J 3 | J 4 | J 5 | J 6 | J 7 | J 8 |
| Lithium | 5,39 | 75,6 | 122,4 | --- | --- | --- | --- | --- |
| Beryllium | 9,32 | 18,2 | 158,3 | 217,7 | --- | --- | --- | --- |
| borium | 8,30 | 25,1 | 37,9 | 259,3 | 340,1 | --- | --- | --- |
| Koolstof | 11,26 | 24,4 | 47,9 | 64,5 | 392,0 | 489,8 | --- | --- |
| Stikstof | 14,53 | 29,6 | 47,5 | 77,4 | 97,9 | 551,9 | 666,8 | --- |
| Zuurstof | 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 |
| Neon | 21,60 | 41,1 | 63,0 | 97,0 | 126,3 | 157,9 |
Leraar: Er bestaat zoiets als elektronegativiteit, dat een beslissende rol speelt bij de elektrificatie van lichamen. Het teken van de lading die het element tijdens elektrificatie ontvangt, hangt ervan af. Wat is elektronegativiteit?
Leerling: Elektronegativiteit is de eigenschap van een chemisch element om elektronen naar zijn atoom te trekken van atomen van andere elementen waarmee het element een chemische binding vormt in verbindingen.
De elektronegativiteit van elementen werd bepaald door vele wetenschappers: Pauling, Allred en Rohov. Ze kwamen tot de conclusie dat de elektronegativiteit van elementen toeneemt in perioden en afneemt in groepen zoals ionisatiepotentialen. Hoe lager de waarde van de ionisatiepotentiaal, hoe groter de kans dat een elektron verloren gaat en wordt omgezet in een positief ion of een positief geladen lichaam als het lichaam homogeen is.
Tabel 2. Relatieve elektronegativiteit (EO) van de elementen van de eerste, tweede en derde periode.
| Element | EO | Element | EO | Element | EO | |||
| Pauling | Volgens Olred-Rohov | Pauling | Volgens Olred-Rohov | Pauling | Volgens Olred-Rohov | |||
| H | 2,1 | 2,20 | Li | 1,0 | 0,97 | nee | 0,9 | 1,01 |
| Zijn | 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 | kl | 3,0 | 2,83 | |||
Docent: Uit dit alles kan de volgende conclusie worden getrokken: als twee homogene elementen uit dezelfde periode op elkaar inwerken, dan kunnen we van tevoren zeggen welke van hen positief geladen zal zijn en welke negatief.
Een stof waarvan het atoom een hogere valentie heeft (groter dan het groepsnummer) ten opzichte van het atoom van een andere stof, zal negatief geladen zijn en de tweede stof is positief.
Als homogene stoffen uit de ene groep een wisselwerking hebben, dan zal de stof met een lagere periode of reeksnummer negatief geladen zijn, en het tweede interagerende lichaam positief geladen.
Docent: In deze les probeerden we het mechanisme van elektrificatie van lichamen te onthullen. We hebben ontdekt waarom het lichaam na elektrificatie een lading van een of ander teken ontvangt, d.w.z. beantwoordde de hoofdvraag - waarom? (zoals bijvoorbeeld het mechanica-gedeelte "Dynamiek" de vraag beantwoordt: waarom?)
Nu vermelden we de positieve en negatieve waarden van de elektrificatie van lichamen.
Leerling: Statische elektriciteit kan negatieve effecten hebben:
Haar dat naar de kam trekt;
Haar van elkaar wegduwen, als een geladen sultan;
Diverse kleine voorwerpen die aan kleding blijven kleven;
In weverijen blijven garens aan klossen plakken, wat leidt tot frequente onderbrekingen.
Geaccumuleerde ladingen kunnen elektrische ontladingen veroorzaken, die verschillende gevolgen kunnen hebben:
Bliksem (leidt tot branden);
Een lozing in een brandstoftanker leidt tot een explosie;
Bij het tanken kan elke ontlading een explosie veroorzaken.
Om statische elektriciteit te verwijderen, zijn alle apparaten en apparatuur, en zelfs een tankwagen, geaard. Gebruik een speciaal antistatisch middel.
Leerling: Statische elektriciteit kan profiteren:
Bij het schilderen van kleine onderdelen met een spuitpistool worden de lak en de carrosserie met tegengestelde ladingen belast, wat leidt tot grote lakbesparingen;
Voor medicinale doeleinden wordt een statische douche gebruikt;
Elektrostatische filters worden gebruikt om de lucht te reinigen van stof, roet, zure en alkalische dampen;
Voor het roken van vis in speciale elektrometers (de vis is positief geladen en de elektroden zijn negatief, roken in een elektrisch veld is tien keer sneller).
De resultaten van de les samenvatten.
Docent: Laten we het doel van onze les onthouden en een korte samenvatting maken.
- Wat was er nieuw in de les?
- Wat was interessant?
- Wat was belangrijk in de les?
Conclusies van de studenten:
- De verschijnselen waarbij lichamen de eigenschappen verwerven om andere lichamen aan te trekken, worden elektrificatie genoemd.
- Elektrificatie kan optreden door contact, door invloed, bij blootstelling aan licht.
- Stoffen zijn: elektronegatief en elektropositief.
- Als men weet waar de stoffen bij horen, kan men voorspellen welke ladingen de op elkaar inwerkende lichamen zullen ontvangen.
- Wrijving vergroot alleen het contactoppervlak.
- Stoffen zijn geleiders en niet-geleiders van elektriciteit.
- Isolatoren stapelen ladingen op waar ze gevormd zijn (op contactplaatsen).
- In geleiders worden de ladingen gelijkmatig over het volume verdeeld.
Bespreking en beoordeling van de lesdeelnemers.
Literatuur.
- GS Landsberg. Basis natuurkunde leerboek. T.2. - M., 1973.
- NF Blijf. Handboek van algemene en anorganische chemie.
- IG Kirillova. Een boek om te lezen in de natuurkunde. M., 1986.
Onder normale omstandigheden zijn microscopisch kleine lichamen elektrisch neutraal, omdat de positief en negatief geladen deeltjes die atomen vormen met elkaar verbonden zijn door elektrische krachten en neutrale systemen vormen. Als de elektrische neutraliteit van het lichaam wordt geschonden, wordt zo'n lichaam genoemd geëlektrificeerd lichaam... Voor de elektrificatie van een lichaam is het noodzakelijk dat er een overmaat of tekort aan elektronen of ionen van hetzelfde teken op wordt gecreëerd.
Methoden voor het elektrificeren van lichamen, die de interactie van geladen lichamen vertegenwoordigen, kan als volgt zijn:
- Electrificerende lichamen bij contact... In dit geval wordt bij nauw contact een klein deel van de elektronen overgedragen van de ene stof, waarin de binding met een elektron relatief zwak is, naar een andere stof.
- Electrificerende lichamen tijdens wrijving... Dit vergroot het contactgebied tussen de lichamen, wat leidt tot verhoogde elektrificatie.
- Invloed hebben... Invloed is gebaseerd op elektrostatisch inductiefenomeen:, dat wil zeggen, de inductie van een elektrische lading in een stof geplaatst in een constant elektrisch veld.
- Elektrisering van lichamen onder invloed van licht... Dit is gebaseerd op fotoëlektrisch effect, of foto-effect, wanneer onder invloed van licht elektronen uit de geleider kunnen ontsnappen naar de omringende ruimte, waardoor de geleider wordt opgeladen.
Negatieve lading het lichaam is te wijten aan het teveel aan elektronen op het lichaam in vergelijking met protonen, en positieve lading door het ontbreken van elektronen.
Wanneer het lichaam wordt geëlektrificeerd, dat wil zeggen, wanneer een negatieve lading gedeeltelijk wordt gescheiden van de bijbehorende positieve lading, wet van behoud van elektrische lading... De ladingsbehoudswet is geldig voor een gesloten systeem, dat niet van buitenaf binnenkomt en waaruit geladen deeltjes niet vertrekken. De wet van behoud van elektrische lading is als volgt geformuleerd:
In een gesloten systeem blijft de algebraïsche som van de ladingen van alle deeltjes ongewijzigd:
q 1 + q 2 + q 3 + ... + q n = const
Waar q 1, q 2, enz. - deeltjesladingen.
Interactie van elektrisch geladen lichamen
Interactie van lichamen met ladingen van dezelfde of verschillende tekens kan worden aangetoond in de volgende experimenten. We elektrificeren de ebbenhouten stok door hem tegen de vacht te wrijven en hem aan te raken tegen een metalen huls die aan een zijden draad hangt. Ladingen van hetzelfde teken (negatieve ladingen) zijn verdeeld over de mouw en de ebonietstok. Door de negatief geladen ebbenhouten stok dichter bij de geladen sleeve te brengen, kunt u zien dat de sleeve van de stok zal afstoten (Fig. 1.2).
Rijst. 1.2. Interactie van lichamen met ladingen van hetzelfde teken.
Als je nu een glazen staaf, gewreven tegen zijde (positief geladen), naar een geladen huls brengt, zal de huls erdoor aangetrokken worden (fig. 1.3).
Rijst. 1.3. Interactie van lichamen met ladingen van verschillende tekens.
Hieruit volgt dat lichamen met ladingen van hetzelfde teken (lichamen met dezelfde naam) wederzijds worden afgestoten, en lichamen met ladingen van verschillende tekens (lichamen met tegengestelde namen) wederzijds worden aangetrokken. Vergelijkbare inputs worden verkregen als twee sultans dichterbij worden gebracht, geladen met dezelfde naam (Fig. 1.4) en tegengesteld geladen (Fig. 1.5).
Alle lichamen en stoffen zijn opgebouwd uit atomen, die op hun beurt weer zijn opgebouwd uit kleinere deeltjes die elektronen, protonen en neutronen worden genoemd. Deze deeltjes interageren met elkaar met een kracht die omgekeerd evenredig afneemt met het kwadraat van de afstand ertussen, maar die vele malen groter is dan de zwaartekracht. In een waterstofatoom wordt een elektron bijvoorbeeld aangetrokken door een proton in zijn kern met een kracht die 10 39 keer groter is dan de zwaartekracht.
Elektrische lading
Er is een minimale waarde van de elektrische lading, die een elementaire lading wordt genoemd - dit is 1,6 * 10 -19 C. Er zijn geen lichamen in de natuur waarvan de lading geen veelvoud is van de elementaire. Elektronen, protonen, positronen en andere deeltjes hebben een elementaire lading.
Protonen en elektronen hebben elektrische ladingen van dezelfde intensiteit, maar tegengesteld van teken. Protonen zijn positief geladen en elektronen zijn negatief geladen.
In een atoom, in zijn natuurlijke staat, is het aantal protonen gelijk aan het aantal elektronen, waardoor het elektrisch neutraal is. Wanneer het echter elektronen verliest of wint, wordt gezegd dat het atoom geëlektrificeerd is.
Geleide elektrificatie (elektrostatische inductie)
Deze elektriserende methode houdt in dat je een geladen voorwerp naar een geïsoleerde geleider brengt, maar het niet aanraakt. Dan verschijnen er ladingen op de geleider, bovendien op dat deel ervan dat zich het dichtst bij het object bevindt, deze ladingen van het tegenovergestelde teken. En aan het uiteinde wordt een lading van hetzelfde teken gevormd als op een geladen object.
Wanneer een geladen voorwerp wordt verwijderd, verdwijnen de ladingen op de geleider. Maar als de geleider, voordat het object wordt verwijderd, in twee delen wordt verdeeld, blijven de ladingen erop achter.
De cultuur van interactie is de interactie van culturen.
Interactieve presentatie van het onderwerpElektrificatie van tel. Elektrische lading
Heb je jezelf vermaakt met zo'n simpel trucje: als je een opgeblazen ballon op je droge haar wrijft, en het dan aan het plafond bevestigt, lijkt het te "plakken"?
Niet? Probeer het! Haar steekt in alle richtingen uit, niet minder grappig. Hetzelfde effect wordt soms verkregen bij het kammen van lang haar. Ze steken uit en plakken aan de kam. Nou, iedereen kent wel situaties waarin je in wollen of synthetische dingen rondloopt, je iets of iemand aanraakt en een scherpe prik voelt. In dergelijke gevallen zeggen ze - schokken. Dit zijn allemaal voorbeelden van elektrificerende lichamen. Maar waar komt elektrificatie vandaan als we allemaal heel goed weten dat elektrische stroom in stopcontacten en batterijen leeft, en niet in haar en kleding? Bekijk de tekenfilm
Het fenomeen van elektrificatie van lichamen: methoden van elektrificatie
Elektrificatie van lichamen bij contact (wrijving van een eboniet of glas stick op bont of zijde). Wrijf de pen tegen wol of bont en houd hem dan boven fijngehakt papier, rietjes of haren. Je zult zien hoe deze stukken worden aangetrokken door het handvat. Hetzelfde zal gebeuren met een dunne stroom water als je er een geëlektrificeerde handgreep naar toe brengt.
Twee soorten elektrische ladingen:
Voor de eerste keer soortgelijke effecten zijn gevonden met barnsteen, daarom werden ze elektrisch genoemd van het Griekse woord "elektron" - barnsteen.Amber. Tijd: 5:32 En het vermogen van lichamen om na contact andere objecten aan te trekken, en wrijven is slechts een manier om het contactoppervlak te vergroten, werd elektrificatie genoemd of het lichaam een elektrische lading geven. Empirisch gevonden dat er zijn twee soorten elektrische ladingen. Als je glas en eboniet stokken wrijft, zullen ze elkaar aantrekken. En twee hetzelfde - afzetten... En dit gebeurt niet omdat ze elkaar niet mogen, maar omdat ze verschillende elektrische ladingen hebben. Ze kwamen overeen om de elektrische lading van de glazen staaf positief te noemen, en de ebbenhouten - negatief. Ze worden respectievelijk aangeduid met de tekens "+" en "-". Ik bedoel, dat ze tegenover elkaar staan.
Tegenwoordig worden gemakkelijk elektrificerende objecten veel gebruikt - kunststoffen, synthetische vezels, olieproducten. Wrijving van dergelijke stoffen zorgt voor een elektrische lading, die soms op zijn minst onaangenaam is, maar hoogstens schadelijk kan zijn. In de industrie worden ze met speciale middelen bestreden. In het dagelijks leven hetzelfde een gemakkelijke manier om van elektrificatie af te komen Is om het geëlektrificeerde oppervlak nat te maken. Als er geen water bij de hand is, kan het helpen om metaal of aarde aan te raken. Deze lichamen zullen de elektrificatie verwijderen. En om deze onaangename effecten op uzelf helemaal niet te voelen, is het raadzaam om antistatische middelen te gebruiken.
§ 1 Elektrificatie van lichamen
In deze les zullen we het concept elektriciteit bespreken en uitzoeken waar dit woord vandaan komt.
Nu is het onmogelijk om de moderne wereld voor te stellen zonder elektriciteit, en nog meer zonder een computer, koelkast, tv, elektrische verlichting, enz. Al deze apparaten werken met het gebruik van elektrische stroom en omringen ons overal in ons leven. Technologieën die aanvankelijk onafhankelijk waren van elektriciteit, zoals de verbrandingsmotor, worden stilaan geschiedenis en elektromotoren nemen actief hun plaats in. Dus waar komt het woord "elektriciteit" vandaan?
Het woord "elektrisch" komt van het woord "elektron" (Grieks), het betekent "barnsteen" (fossiele hars). Hoewel natuurlijk moet worden opgemerkt dat er geen direct verband bestaat tussen barnsteen en alle elektrische verschijnselen, dus hoe kwamen de oude wetenschappers aan zo'n associatie?
Volgens een van de legendes gesponnen de dochter van de beroemde filosoof van het oude Griekenland Thales van Miletus, die in IV voor Christus leefde, wol met een spindel gemaakt van een dure steen - barnsteen. Ze vertelde Thales dat ze de spindel niet kon reinigen van kleine stukjes wol, pluisjes, draden. Bovendien, hoe meer ze schoonmaakt met haar wollen tuniek, hoe meer vuil er aan de spoel blijft kleven. Thales kon de vraag van zijn dochter niet meteen beantwoorden.
's Avonds besloot hij te proberen de spindel schoon te maken en zag dat er vonken zichtbaar waren bij het wrijven in het donker. "Er is iets om over na te denken en over na te denken met mijn studenten," zei Thales.
Het fenomeen, dat werd opgemerkt door het meisje, Thales noemde elektriciteit (van het woord elektron - "amber").
Wanneer je een stuk barnsteen op een wollen doek of een glazen stok op papier wrijft, kun je een licht gekraak horen en zelfs kleine vonken in het donker zien, en de stok zelf helpt om kleine voorwerpen naar zich toe te trekken.
Van een lichaam dat na het wrijven andere lichamen naar zich toe trekt, wordt gezegd dat het een elektrische lading krijgt of dat het wordt geëlektrificeerd.
Elektrificatie is een fenomeen waarbij lichamen de eigenschappen verwerven om andere lichamen aan te trekken.
Lichamen gemaakt van verschillende stoffen kunnen worden geëlektrificeerd. Je kunt dus gemakkelijk elektrificeren door stokjes van zwavel, eboniet, plastic op wol te wrijven. De lichamen worden alleen ingewreven om het contactgebied te vergroten.
Bij elektrificatie zijn altijd twee lichamen betrokken, en beide zijn geëlektrificeerd. Dus als je over een glazen staaf en een stuk papier wrijft, worden zowel de staaf als het papier geëlektrificeerd. Bijgevolg trekt papier, net als glas, kleine voorwerpen naar zich toe.
Een lichaam bezit een elektrische lading die andere lichamen aantrekt of afstoot. Van zo'n lichaam wordt gezegd dat het is aangeklaagd (heeft een aanklacht).
Lading is een eigenschap van lichamen of het vermogen om elektromagnetisch te interageren.
Een elektroscoop is een apparaat waarmee u de aanwezigheid van een lading in een lichaam kunt detecteren en evalueren.
Een geïsoleerde geleidende staaf is het belangrijkste onderdeel van de elektroscoop, er is een pijl op bevestigd die vrij kan draaien. Wanneer een lading verschijnt, worden de pijl en de staaf geladen met ladingen van hetzelfde teken, waardoor ze, afstotend, een afbuigingshoek creëren waarvan de waarde evenredig is met de ontvangen lading.
§ 2 Methoden om lichamen te elektrificeren
De elektrificatie van lichamen komt in verschillende gevallen voor.
Methoden voor het elektrificeren van lichamen:
·contact
Laten we er een paar bekijken.
Eboniet krijgt een negatieve lading, en wol - een positieve lading, als je een ebbenhouten stok op wol wrijft. Met behulp van een elektroscoop wordt de aanwezigheid van deze ladingen gedetecteerd. Om dit resultaat te bereiken, is het noodzakelijk om de staaf van de elektroscoop aan te raken met een ebonietstaaf of wollen doek. In dit geval wordt een deel van de lading van het testlichaam overgebracht naar de staaf. Merk op dat er een kortstondige elektrische stroom is.
Je kunt de interactie beschouwen van twee papieren hoezen die aan een draad zijn opgehangen, de ene geladen van een ebbenhouten stok en de andere van een wollen doek.
Merk op dat ze zich tot elkaar aangetrokken voelen. Dit betekent dat lichamen met tegengestelde ladingen elkaar aantrekken. Niet elke stof kan elektrische ladingen overdragen.
Geleiders worden stoffen genoemd waardoor ladingen worden overgedragen, en stoffen waardoor ladingen niet worden overgedragen, worden niet-geleiders genoemd - diëlektrica (isolatoren). Dit kan worden ontdekt met behulp van een elektroscoop, als je het verbindt met een geladen lichaam, stoffen van verschillende soorten.
Bij het beschrijven van elektrificatie door wrijving, worden alleen goede isolatoren voor het experiment gebruikt - barnsteen, eboniet, glas, zijde. De vraag is waarom? Laten we het uitleggen: in isolatoren, waar een lading is ontstaan, blijft het daar en kan het niet door het hele oppervlak van het lichaam gaan naar andere lichamen die ermee in contact komen. Als beide wrijflichamen van metaal zijn met geïsoleerde handvatten, zal het experiment mislukken, omdat het onmogelijk is om ze over het hele oppervlak tegelijk van elkaar te scheiden.
Vanwege de ruwheid van het oppervlak van de lichamen op het moment van scheiding, moeten er enkele laatste contactpunten blijven, waardoor overtollige elektronen op het laatste moment ontsnappen en beide metalen worden ontladen.
Denk aan elektrificatie door contact. Dompelen we een bolletje paraffine onder in gedestilleerd water en halen het er dan weer uit, dan wordt zowel de paraffine als het water geladen.
Dus waarom gebeurde de elektrificatie van water en paraffine zonder wrijving? Even uitleggen: het blijkt dat tijdens elektrificatie door wrijving het contactoppervlak alleen maar groter wordt en de afstand tussen de atomen van de wrijvende lichamen kleiner wordt. In het experiment met water en paraffine kan ruwheid het naderen van hun atomen niet verhinderen.
We kunnen dus zeggen dat wrijving geen voorwaarde is voor de elektrificatie van lichamen. Wat is de reden dat er in deze gevallen elektrificatie plaatsvindt?
§ 3 Het werkingsprincipe van de elektrofoormachine
Het werk van een elektrofoormachine is gebaseerd op de elektrificatie van het lichaam door invloed. Een geëlektrificeerd lichaam interageert met elke elektrisch neutrale geleider.
Wanneer dergelijke lichamen elkaar naderen vanwege het elektrische veld van een geladen lichaam, vindt er een herverdeling van ladingen plaats in het tweede lichaam. De ladingen, die qua teken tegengesteld zijn aan het geladen lichaam, bevinden zich dichter bij het geladen lichaam. Verder van het geladen lichaam in de geleider (huls of cilinder) bevinden zich ladingen met dezelfde naam als het geladen lichaam.
De afstand tot de positieve en negatieve ladingen in de cilinder van de bal is verschillend, daarom hebben de aantrekkingskrachten de overhand, de cilinder buigt af naar het geëlektrificeerde lichaam. Als je met je hand de andere kant van het lichaam van de geladen bal aanraakt, zal het lichaam naar de geladen bal springen. Door de afstotende krachten te verminderen, springen de elektronen naar de hand.
§ 4 Korte samenvatting van de les
Elektrificatie is een fenomeen waarbij lichamen de eigenschappen verwerven om andere lichamen aan te trekken.
Elektrificatie kan op de volgende manieren plaatsvinden:
· Contact;
· Door invloed;
· Bij impact;
· Wrijving.
Stoffen zijn: elektropositief en elektronegatief.
Het is mogelijk om te voorspellen welke ladingen de interagerende lichamen zullen ontvangen, als we weten waar de stoffen bij horen.
Wrijving vergroot alleen het contactoppervlak.
Stoffen - geleiders en diëlektrica.
Isolatoren accumuleren ladingen op de contactpunten (waar ze werden gevormd).
De ladingen in de geleiders worden gelijkmatig over het hele volume verdeeld.
Lijst met gebruikte literatuur:
- AV Peryshkin Natuurkunde 8.- M.: Trap, 2004.
- OF Kabardin Handboek natuurkunde. - M.: Trap, 1997.
- VI Lukashiko Het verzamelen van problemen in de natuurkunde. - M.: Yakhont, 2000.
Gebruikte afbeeldingen:
