Fizică! Ce capacitate de cuvinte!
Fizica nu este doar sunet pentru noi!
Fizica - suport și fundație
Toate stiintele fara exceptie!
- explicați studenților mecanismul de electrificare a corpurilor,
- dezvoltarea abilităților de cercetare și creație,
- să creeze condiții pentru creșterea interesului pentru materialul studiat,
- pentru a ajuta elevii să înțeleagă semnificația practică, utilitatea cunoștințelor și abilităților dobândite.
Echipament:
- mașină electrică,
- electrometru,
- sultani,
- ebonită și bețișoare de sticlă,
- țesături de mătase și lână,
- electroscop,
- fire de conectare, apă distilată, margele de parafină,
- cilindri din aluminiu si hartie, fire de matase (vopsite si nevopsite).
Pe birou: Conductori, izolatori, rășini și încărcături de sticlă.
- - influență
- - efect fotoelectric (sub influența luminii).
ÎN CURILE CLASURILOR
1. Discurs introductiv al profesorului
În viața de zi cu zi, o persoană observă un număr mare de fenomene și, poate, un număr mult mai mare de fenomene trec neobservate.
Existența acestor fenomene „împinge” o persoană să le caute, să descopere și să explice aceste fenomene. Un astfel de fenomen precum căderea corpurilor la pământ la o persoană nu provoacă nicio surpriză. Dar, trebuie remarcat faptul că pământul și corpul dat interacționează fără a se atinge unul de celălalt. Ele interacționează între ele prin cea mai cunoscută acțiune - atracția gravitațională (câmpurile gravitaționale). Suntem obișnuiți cu faptul că corpurile acționează unul asupra celuilalt, mai ales direct. Există și astfel de fenomene, cunoscute de grecii antici, care trezesc de fiecare dată interesul copiilor și adulților. Acestea sunt fenomene electrice.
Exemplele de interacțiuni electrice sunt foarte diverse și nu ne sunt la fel de familiare din copilărie precum, de exemplu, atracția Pământului. Acest interes se explică și prin faptul că aici avem mari oportunități de a crea și de a schimba condiții experimentale, mulțumindu-ne cu echipamente simple.
Să urmăm cursul dezvăluirii și studierii unor fenomene.
2. Context istoric (rapoartele studenților)
Filosoful grec Thales din Milet, care a trăit între 624-547. î.Hr., a descoperit că chihlimbarul, purtat pe blană, capătă proprietatea de a atrage obiecte mici - puf, paie etc. Mai târziu, acest fenomen a fost numit electrificare.
În 1680, omul de știință german Otho von Guericke a construit prima mașină electrică și a descoperit existența forțelor electrice de respingere și atracție.
Primul om de știință care a apărat în mod rezonabil punctul de vedere despre existența a două tipuri de acuzații a fost francezul Charles Dufay (1698–1739). Electricitatea care apare la frecarea cu rasina, numita Dufay rasina, iar electricitatea care apare la frecarea sticlei - sticla. În terminologia modernă, electricitatea „gudron” corespunde sarcinilor negative, iar electricitatea „de sticlă” pozitivă. Cel mai convingător oponent al teoriei existenței a două tipuri de acuzații a fost celebrul american Benjamin Franklin (1706 - 1790). El a introdus mai întâi conceptul de sarcini pozitive și negative. El a explicat prezența acestor sarcini în corpuri printr-un exces sau deficiență în corpuri a unor materie electrice comune. Această chestiune specială, numită mai târziu „fluidul Franklin”, în opinia sa, avea o încărcătură pozitivă. Astfel, atunci când este electrizat, corpul fie dobândește, fie pierde sarcini pozitive. Nu este greu de ghicit că Franklin a confundat sarcinile pozitive cu cele negative, iar corpurile fac schimb de electroni (care poartă o sarcină negativă). În mare parte datorită acestui fapt, direcția de mișcare a unei sarcini pozitive a fost ulterior confundată cu direcția curentului în metale.
Englezul Robert Simmer (1707 - 1763) a atras atenția asupra comportamentului neobișnuit al ciorapilor săi de lână și mătase. Purta două perechi de ciorapi: lână neagră pentru căldură și mătase albă pentru frumusețe. Scoțându-și ambii ciorapi deodată și trăgându-și unul de celălalt, a văzut ambii ciorapi umflându-se, luând forma piciorului și fiind atrași unul de celălalt. Cu toate acestea, ciorapii de aceeași culoare se respingeau unul pe celălalt, în timp ce ciorapii de culori diferite s-au atras reciproc. Pe baza observațiilor sale, Simmer a devenit un credincios zelos în teoria celor două acuzații, câștigându-i porecla de „filozof umflat”.
În termeni moderni, ciorapii săi de mătase aveau sarcini negative, în timp ce ciorapii săi de lână aveau sarcini pozitive.
3. Fenomenul de electrizare a corpurilor
Profesor: Ce corp se numește încărcat?
Student: Dacă un corp poate atrage sau respinge alte corpuri, atunci are o sarcină electrică. Se spune că un astfel de organism este acuzat. Sarcina este o proprietate a corpurilor, este capacitatea de interacțiune electromagnetică.
(Demonstrația acțiunii unui corp încărcat).
Profesor: Ce este un electroscop?
Student: Un dispozitiv care vă permite să detectați prezența unei sarcini într-un corp și să o evaluați se numește electroscop.
Profesor: Cum funcționează un electroscop?
Student: Partea principală a electroscopului este o tijă izolată conductivă, pe care este fixată o săgeată, care se poate roti liber. Când apare o sarcină, săgeata și tija sunt încărcate cu sarcini de același semn și, prin urmare, respingând, ele creează un unghi de deviere, a cărui valoare este proporțională cu sarcina primită.
(Demonstrația funcționării dispozitivului).
Profesor: Electrificarea corpurilor poate avea loc în diverse cazuri, de ex. Există mai multe moduri de a electriza corpurile:
- frecare
- a sufla,
- a lua legatura
- influență,
- sub acţiunea energiei luminoase.
Să luăm în considerare unele dintre ele.
Elevul: Dacă frecați un bețișor de ebonită pe lână, apoi ebonita va primi o sarcină negativă, iar lana va primi o încărcare pozitivă. Prezența acestor sarcini este detectată cu ajutorul unui electroscop. Pentru a face acest lucru, atingeți tija electroscopului cu un băț de ebonită sau o cârpă de lână. În acest caz, o parte din sarcina corpului de testare trece la tijă. Apropo, în acest caz, apare un curent electric de scurtă durată. Luați în considerare interacțiunea a două cochilii de hârtie suspendate pe un fir, unul încărcat dintr-un băț de ebonită, celălalt dintr-o pânză de lână. Rețineți că sunt atrași unul de celălalt. Aceasta înseamnă că corpurile cu sarcini opuse se atrag reciproc. Nu orice substanță poate transfera sarcini electrice. Substanțele prin care sarcinile pot fi transferate se numesc conductoare, iar substanțele prin care sarcinile nu pot fi transferate se numesc neconductori - dielectrici (izolatori). Acest lucru poate fi aflat și cu ajutorul unui electroscop, conectându-l cu un corp încărcat, substanțe de diferite feluri.
Un fir de mătase albă nu conduce o sarcină, dar un fir de mătase vopsit face. (Fig. A)
Ață de mătase albă Ață de mătase vopsită
Separarea sarcinilor și apariția unui dublu strat electric în punctele de contact ale acestora, oricare două corpuri diferite, izolatori sau conductori, solide, lichide sau gaze. Descriind electrificarea prin frecare, am luat întotdeauna pentru experiment numai izolatori buni - chihlimbar, sticlă, mătase, ebonită. De ce? Deoarece in izolatoare sarcina ramane in locul de unde a provenit si nu poate trece prin intreaga suprafata a corpului catre alte corpuri aflate in contact cu acesta. Experimentul eșuează dacă ambele corpuri de frecare sunt metale cu mânere izolate, deoarece nu le putem separa unul de celălalt deodată pe întreaga suprafață.
Datorită rugozității inevitabile a suprafeței corpurilor, în momentul separării rămân întotdeauna câteva ultime puncte de contact - „punți”, prin care toți electronii în exces scapă în ultimul moment și ambele metale se dovedesc a fi neîncărcate.
Profesor: Acum luați în considerare electrificarea prin contact.
Elevul: Dacă scufundăm o minge de parafină în apă distilată și apoi o scoatem din apă, atunci se vor încărca atât parafina, cât și apa. (Fig.B)
Electrificarea apei și a parafinei a avut loc fără frecare. De ce? Se dovedește că atunci când electrizați prin frecare, creștem doar aria de contact și reducem distanța dintre atomii corpurilor de frecare. În cazul apei - parafină, orice rugozitate nu interferează cu convergența atomilor lor.
Aceasta înseamnă că frecarea nu este o condiție prealabilă pentru electrizarea corpurilor. Există un alt motiv pentru care electrificarea are loc în aceste cazuri.
Student: Munca aparatului electrofor se bazează pe electrificarea corpului prin influență. Un corp electrificat poate interacționa cu orice conductor neutru din punct de vedere electric. Când aceste corpuri se apropie unele de altele, din cauza câmpului electric al unui corp încărcat, în cel de-al doilea corp are loc o redistribuire a sarcinilor. Mai aproape de corpul încărcat sunt încărcăturile opuse în semn de corpul încărcat. Mai departe de corpul încărcat din conductor (manșon sau cilindru) sunt încărcăturile cu același nume cu corpul încărcat.
Deoarece distanța până la sarcinile pozitive și negative din cilindru față de minge este diferită, forțele de atracție prevalează și cilindrul deviază spre corpul electrificat. Dacă partea îndepărtată a corpului față de mingea încărcată este atinsă de mână, atunci corpul va sări la mingea încărcată. Acest lucru se datorează faptului că în acest caz electronii sar la mână, reducând astfel forțele de respingere. Orez. D.
Profesor: Cât va dura această situație? (Fig. D)
Student: După câteva secunde, încărcăturile se vor împărți și cilindrul se va desprinde de pe minge. Caracterul lor în viitor va depinde de valoarea sumei taxelor lor. Dacă suma lor este zero, atunci forțele lor de interacțiune sunt zero. Dacă Fp< 0, то они оттолкнутся друг от друга, но на меньший угол .
Profesor: Luați în considerare electrificarea corpurilor sub acțiunea energiei luminoase (efect fotoelectric).
Student: Să direcționăm un fascicul de lumină puternic către discul (placa) de zinc atașat la electrometru. Sub acțiunea energiei luminoase, un anumit număr de electroni zboară din placă. Placa în sine este încărcată pozitiv. Mărimea acestei sarcini poate fi judecată după unghiul de deviere al acului electrometrului. (Fig. E)
Profesor: Am văzut că odată cu scăderea distanței dintre atomi, fenomenul de electrificare are loc mai eficient. De ce?
Student: Pentru că aceasta mărește forțele Coulomb de atracție dintre nucleul unui atom și electronul unui atom vecin.
Electronul care sare este cel care este slab legat de nucleul său.
Profesor: Luați în considerare modul în care elementele chimice sunt aranjate în tabelul periodic al elementelor chimice.
Student: Există aproximativ 500 de forme ale Tabelului periodic al elementelor chimice. Dintre acestea, într-una, cu 18 celule, elementele sunt aranjate conform structurii învelișurilor de electroni ale atomilor lor și este dată în cartea de referință de chimie generală și anorganică de N.F.Stas.
Proprietățile și caracteristicile atomilor, inclusiv electronegativitatea și valența elementelor, sunt în concordanță cu legea periodică.
Razele atomilor si ionilor scad in perioade, deoarece învelișul de electroni a unui atom sau ion al fiecărui element ulterior în perioada față de cel precedent devine mai densă datorită creșterii sarcinii nucleului și creșterii atracției electronilor către nucleu.
Razele din grupuri cresc deoarece un atom (ion) al fiecărui element diferă de părintele prin apariția unui nou strat electronic. Când un atom se transformă într-un cation (ion pozitiv), razele atomice scad brusc, iar când un atom se transformă într-un anion (ion negativ), razele atomice se modifică cu greu.
Energia cheltuită pentru a desprinde un electron dintr-un atom și a-l transforma într-un ion pozitiv se numește ionizare. Tensiunea la care are loc ionizarea se numește potențial de ionizare.
Potențialul de ionizare - o caracteristică fizică, este un indicator al proprietăților metalice ale unui element: cu cât este mai mic, cu atât este mai ușor pentru un electron să se desprindă de un atom și cu atât mai pronunțate sunt proprietățile metalice (de reducere) ale elementului.
Tabelul 1. Potențialele de ionizare ale atomilor (eV/atom) ale elementelor din a doua perioadă
| Element | J1 | J2 | J3 | J4 | J5 | J6 | J7 | J8 |
| Litiu | 5,39 | 75,6 | 122,4 | --- | --- | --- | --- | --- |
| Beriliu | 9,32 | 18,2 | 158,3 | 217,7 | --- | --- | --- | --- |
| Bor | 8,30 | 25,1 | 37,9 | 259,3 | 340,1 | --- | --- | --- |
| Carbon | 11,26 | 24,4 | 47,9 | 64,5 | 392,0 | 489,8 | --- | --- |
| Azot | 14,53 | 29,6 | 47,5 | 77,4 | 97,9 | 551,9 | 666,8 | --- |
| Oxigen | 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 |
Profesor: Există electronegativitatea, care joacă un rol decisiv în electrificarea corpurilor. Semnul sarcinii primite de element în timpul electrizării depinde de acesta. Electronegativitatea - ce este?
Student: Electronegativitatea este proprietatea unui element chimic de a atrage electroni de la atomii altor elemente la atomul său, cu care elementul formează o legătură chimică în compuși.
Electronegativitatea elementelor a fost determinată de mulți oameni de știință: Pauling, Olred și Rochov. Ei au ajuns la concluzia că electronegativitatea elementelor crește în perioade și scade în grupuri, similar potențialelor de ionizare. Cu cât valoarea potențialului de ionizare este mai mică, cu atât este mai mare probabilitatea de a pierde un electron și de a se transforma într-un ion pozitiv sau într-un corp încărcat pozitiv, dacă corpul este omogen.
Tabelul 2. Electronegativitatea relativă (ER) a elementelor primei, a doua și a treia perioade.
| Element | EO | Element | EO | Element | EO | |||
| Pauling | Potrivit lui Olred-Rohov | Pauling | Potrivit lui Olred-Rohov | Pauling | Potrivit lui Olred-Rohov | |||
| H | 2,1 | 2,20 | Li | 1,0 | 0,97 | N / A | 0,9 | 1,01 |
| Fi | 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 | |||
Profesor: Din toate acestea putem trage următoarea concluzie: dacă două elemente omogene din aceeași perioadă interacționează, atunci putem spune în prealabil care dintre ele va fi încărcat pozitiv și care negativ.
O substanță al cărei atom are o valență mai mare (mai mare decât numărul grupului) în raport cu atomul unei alte substanțe va fi încărcată negativ, iar a doua substanță va fi pozitivă.
Dacă substanțele omogene din același grup interacționează, atunci substanța cu o perioadă sau un număr de serie mai mic va fi încărcată negativ, iar al doilea corp care interacționează va fi încărcat pozitiv.
Profesor:În această lecție, am încercat să dezvăluim mecanismul de electrizare a corpurilor. Am aflat din ce motiv corpul după electrificare primește o taxă de un semn sau altul, adică. a răspuns la întrebarea principală - de ce? (cum, de exemplu, secțiunea de mecanică „Dinamica” răspunde la întrebarea: de ce?)
Acum listăm valorile pozitive și negative ale electrificării corpurilor.
Student: Electricitatea statică poate avea un efect negativ:
Atracția părului către pieptene;
Respingerea părului unul de celălalt, ca un penaj încărcat;
Lipirea de haine a diferitelor obiecte mici;
La fabricile de țesut, lipirea firelor de bobine, ceea ce duce la pauze frecvente.
Sarcinile acumulate pot provoca descărcări electrice, care pot avea diverse consecințe:
Fulgerul (conduce la incendii);
O descărcare într-un camion de combustibil va provoca o explozie;
La realimentarea cu un amestec combustibil, orice descărcare poate duce la o explozie.
Pentru a elimina electricitatea statică, împămânțiți toate dispozitivele și echipamentele și chiar și un camion de combustibil. Utilizați un agent antistatic special.
Student: Electricitatea statică poate beneficia de:
Când vopsiți piese mici cu un pulverizator de vopsea, vopseaua și caroseria sunt încărcate cu sarcini opuse, ceea ce duce la economii mari de vopsea;
În scopuri medicinale se folosește un duș static;
Filtrele electrostatice sunt folosite pentru a curăța aerul de praf, funingine, acizi și vapori alcalini;
Pentru afumarea peștelui în electrometre speciale (peștele este încărcat pozitiv, iar electrozii sunt încărcați negativ, fumatul în câmp electric este de zece ori mai rapid).
Rezumând lecția.
Profesor: Să ne amintim scopul lecției noastre și să tragem o scurtă concluzie.
- Ce a fost nou în lecție?
- Ce a fost interesant?
- Ce a fost important în lecție?
Concluziile elevilor:
- Fenomenele în care corpurile dobândesc proprietățile de a atrage alte corpuri se numesc electrificare.
- Electrificarea se poate produce prin contact, prin influență, atunci când este iradiată cu lumină.
- Substanțele sunt fie electronegative, fie electropozitive.
- Cunoscând apartenența substanțelor, este posibil să se prezică ce taxe vor primi corpurile care interacționează.
- Frecarea nu face decât să mărească zona de contact.
- Substanțele sunt conductoare și neconductoare de electricitate.
- Izolatoarele acumulează încărcături acolo unde se formează (la punctele de contact).
- În conductoare, sarcinile sunt distribuite uniform pe tot volumul.
Discutarea și notarea participanților la lecție.
Literatură.
- G.S. Landsberg. Manual elementar de fizică. T.2. - M., 1973.
- N.F. Stas. Manual de chimie generală și anorganică.
- I.G. Kirillova. Carte de citit în fizică. M., 1986.
În condiții normale, corpurile microscopice sunt neutre din punct de vedere electric, deoarece particulele încărcate pozitiv și negativ care formează atomi sunt conectate între ele prin forțe electrice și formează sisteme neutre. Dacă neutralitatea electrică a corpului este încălcată, atunci se numește un astfel de corp corp electrificat. Pentru a electriza un corp, este necesar ca pe acesta să se creeze un exces sau o deficiență de electroni sau ioni de același semn.
Metode de electrificare a corpurilor, care reprezintă interacțiunea corpurilor încărcate, pot fi după cum urmează:
- Electrificarea corpurilor la contact. În acest caz, cu contact strâns, o mică parte din electroni trece de la o substanță, în care legătura cu electronul este relativ slabă, la o altă substanță.
- Electrizarea corpurilor în timpul frecării. Acest lucru crește aria de contact a corpurilor, ceea ce duce la o electrificare crescută.
- Influență. Influența se bazează fenomen de inducție electrostatică, adică inducerea unei sarcini electrice într-o substanță plasată într-un câmp electric constant.
- Electrificarea corpurilor sub influența luminii. Aceasta se bazează pe efect fotoelectric, sau efect fotoelectric când, sub acțiunea luminii, electronii pot zbura din conductor în spațiul înconjurător, în urma căruia conductorul este încărcat.
sarcina negativa corpului se datorează unui exces de electroni pe corp în comparație cu protonii și sarcină pozitivă din cauza lipsei de electroni.
Când are loc electrificarea corpului, adică atunci când sarcina negativă este parțial separată de sarcina pozitivă asociată acesteia, legea conservării sarcinii electrice. Legea conservării sarcinii este valabilă pentru un sistem închis, care nu intră din exterior și din care particulele încărcate nu ies. Legea conservării sarcinii electrice se formulează după cum urmează:
Într-un sistem închis, suma algebrică a sarcinilor tuturor particulelor rămâne neschimbată:
q 1 + q 2 + q 3 + ... + q n = const
Unde q 1 , q 2 etc. sunt sarcinile particulelor.
Interacțiunea corpurilor încărcate electric
Interacțiunea corpurilor, având încărcături de aceleași semne sau diferite, pot fi demonstrate în experimentele următoare. Electrificăm bastonul de ebonită frecând de blană și îl atingem de un manșon metalic suspendat pe un fir de mătase. Încărcăturile de același semn (încărcări negative) sunt distribuite pe manșon și pe bastonul de ebonită. Apropiindu-se de o tijă de ebonită încărcată negativ de un cartuș încărcat, se poate vedea că cartușul va fi respins de pe stick (Fig. 1.2).
Orez. 1.2. Interacțiunea corpurilor cu sarcini de același semn.
Dacă aducem acum o tijă de sticlă frecata pe mătase (încărcată pozitiv) pe manșonul încărcat, atunci manșonul va fi atras de acesta (Fig. 1.3).
Orez. 1.3. Interacțiunea corpurilor cu sarcini de diferite semne.
Rezultă că corpurile cu sarcini de același semn (precum corpurile încărcate) se resping reciproc, iar corpurile cu sarcini de semne diferite (corpuri încărcate opus) se atrag reciproc. Intrări similare se obțin dacă doi sultani sunt apropiați, încărcați similar (Fig. 1.4) și încărcați opus (Fig. 1.5).
Toate corpurile și substanțele sunt formate din atomi, care la rândul lor sunt formați din particule mai mici numite electroni, protoni și neutroni. Aceste particule interacționează între ele cu o forță care scade invers cu pătratul distanței dintre ele, dar care este de multe ori mai mare decât forța gravitațională. De exemplu, într-un atom de hidrogen, un electron este atras de un proton situat în nucleu, cu o forță care este de 10 39 de ori mai mare decât forța gravitațională.
Incarcare electrica
Există o valoare minimă a sarcinii electrice, care se numește sarcină elementară - aceasta este 1,6 * 10 -19 C. În natură, nu există corpuri a căror sarcină să nu fie un multiplu al celei elementare. Electronii, protonii, pozitronii și alte particule au o sarcină elementară.
Protonii și electronii au sarcini electrice de aceeași intensitate, dar cu semn opus. Protonii sunt încărcați pozitiv, iar electronii sunt încărcați negativ.
Într-un atom, în starea sa naturală, numărul de protoni este egal cu numărul de electroni, ceea ce îl face neutru din punct de vedere electric. Cu toate acestea, atunci când pierde sau câștigă electroni, se spune că atomul devine electrificat.
Electrificare prin ghidare (inducție electrostatică)
Această metodă de electrificare înseamnă că aduci un obiect încărcat la un conductor izolat, dar nu îl atingi. Apoi pe conductor apar sarcini, în plus, pe acea parte a acestuia care este mai aproape de obiect, aceste sarcini sunt de semn opus. Și la capătul îndepărtat, se formează o încărcătură de același semn ca pe un obiect încărcat.
Când un obiect încărcat este îndepărtat, sarcinile de pe conductor dispar. Dar dacă, înainte de a îndepărta obiectul, conductorul este împărțit în două părți, atunci sarcinile de pe ele vor rămâne.
Cultura interacțiunii este interacțiunea culturilor.
Prezentarea interactivă a subiectuluiElectrificarea tel. Incarcare electrica
Te-ai distrat cu un truc atât de simplu: dacă freci un balon umflat pe părul uscat și apoi îl atașezi de tavan, pare că se „lipește”?
Nu? Incearca-l! Nu mai puțin amuzant decât părul iese în toate direcțiile. Același efect se obține uneori la pieptănarea părului lung. Ies afară și se lipesc de pieptene. Ei bine, toată lumea este familiarizată cu situațiile în care, mergând în lucruri de lână sau sintetice, atingi ceva sau pe cineva și simți o înțepătură ascuțită. În astfel de cazuri, se spune - șoc. Toate acestea sunt exemple de electrificare a corpurilor. Dar de unde vine electrificarea, dacă știm cu toții perfect că curentul electric trăiește în prize și baterii, și nu în păr și haine? Urmărește desenul animat
Fenomenul de electrificare a corpurilor: metode de electrificare
Electrificarea corpurilor la contact (frecarea unei tije de ebonită sau de sticlă de blană sau mătase). Frecați stiloul pe lână sau blană, apoi aduceți-l pe bucăți de hârtie, paie sau lână tăiate mărunt. Veți vedea cum aceste piese sunt atrase de mâner. Același lucru se va întâmpla cu un jet subțire de apă dacă aduci un mâner electrificat.
Două tipuri de sarcini electrice
Pentru prima dată efecte similare au fost găsite cu chihlimbarul, de aceea au fost numite electrice din cuvântul grecesc „electron” - chihlimbar.Chihlimbar. Ora: 5:32Și capacitatea corpurilor de a atrage alte obiecte după contact, iar frecarea este doar o modalitate de a crește zona de contact, a fost numită electrificare sau a da corpului o sarcină electrică. S-a stabilit experimental că Există două tipuri de sarcini electrice. Dacă freci tije de sticlă și ebonită, acestea vor fi atrase una de alta. Si doi la fel - respinge. Și asta nu pentru că nu se plac, ci pentru că au sarcini electrice diferite. S-a convenit să se numească sarcina electrică a unei tije de sticlă pozitivă, iar cea a unei tije de ebonită negativă. Ele sunt desemnate, respectiv, prin semnele „+” și „-”. Inseamna că sunt opuse unul altuia.
În zilele noastre, obiectele ușor electrificate sunt utilizate pe scară largă - materiale plastice, fibre sintetice, produse petroliere. Când astfel de substanțe sunt frecate, apare o sarcină electrică, care uneori este cel puțin neplăcută, cel mult poate fi dăunătoare. În industrie, se luptă cu mijloace speciale. În viața de zi cu zi la fel modalitate ușoară de a scăpa de electrificare este de a umezi o suprafață electrificată. Dacă nu este apă la îndemână, atingerea metalului sau pământului va ajuta. Aceste corpuri vor elimina electrificarea. Și pentru a nu simți deloc aceste efecte neplăcute, se recomandă utilizarea agenților antistatici.
§ 1 Electrificarea corpurilor
În această lecție, vom discuta despre un lucru precum electricitatea și vom afla de unde provine acest cuvânt.
Acum este imposibil să ne imaginăm lumea modernă fără electricitate, și cu atât mai mult fără un computer, frigider, televizor, iluminat electric etc. Toate aceste dispozitive funcționează folosind curent electric și ne înconjoară peste tot în viața noastră. Inițial, tehnologiile care nu depind complet de electricitate, de exemplu, cum ar fi motorul cu ardere internă, devin treptat istorie, motoarele electrice își iau locul în mod activ. Deci de unde a venit cuvântul „electricitate”?
Cuvântul „electric” provine de la cuvântul „electron” (greacă), înseamnă „chihlimbar” (rășină fosilă). Deși, desigur, trebuie menționat că nu există o legătură directă între chihlimbar și toate fenomenele electrice, deci cum a apărut o astfel de asociere printre oamenii de știință antici?
Potrivit uneia dintre legende, fiica faimosului filozof al Greciei Antice Thales din Milet, care a trăit în al IV-lea î.Hr., a tors lâna cu un fus dintr-o piatră scumpă - chihlimbar. Ea i-a spus lui Thales că nu poate curăța axul de bucăți mici de lână, puf, ață. Mai mult, cu cât curăță mai mult cu chitonul ei de lână, cu atât mai mult gunoi se lipește de fus. Thales nu a putut răspunde imediat la întrebarea fiicei sale.
Seara, s-a hotărât să încerce să curețe axul și a văzut că la frecarea pe întuneric se observă scântei. „Este ceva la care să mă gândesc și să reflectăm cu studenții mei”, a spus Thales.
Fenomenul care a fost observat de fată, Thales a numit electricitate (de la cuvântul electron - „chihlimbar”).
Când freci o bucată de chihlimbar pe o bucată de pânză de lână sau o baghetă de sticlă pe hârtie, poți auzi un trosnet ușor, iar în întuneric poți vedea chiar scântei mici, iar bastonul în sine ajută la atragerea obiectelor mici către sine.
Despre un corp care atrage alte corpuri la sine după ce a fost frecat, se spune că i-a fost transmisă o sarcină electrică sau că a fost electrizat.
Electrificarea este un fenomen în care corpurile dobândesc proprietățile de a atrage alte corpuri.
Corpurile formate din diferite substanțe pot deveni electrificate. Deci, puteți electriza cu ușurință bețișoarele din sulf, ebonită și plastic, frecând lână pe lână. Corpurile sunt frecate doar pentru a crește zona de contact.
Două corpuri participă întotdeauna la electrificare și ambele sunt electrificate. Deci, la frecarea unei baghete de sticlă și a unei bucăți de hârtie, atât tija, cât și hârtia sunt electrificate. Prin urmare, hârtia, ca și sticla, atrage obiectele mici spre sine.
O sarcină electrică este deținută de un corp care atrage sau respinge alte corpuri. Se spune că un astfel de corp este încărcat (are o sarcină).
Sarcina este o proprietate a corpurilor sau capacitatea de a interacționa electromagnetic.
Un electroscop este un dispozitiv care vă permite să detectați prezența unei sarcini într-un corp și să o evaluați.
Tija izolată conductivă este partea principală a electroscopului; pe ea este fixată o săgeată, care se poate roti liber. Când apare o sarcină, săgeata și tija sunt încărcate cu încărcături de același semn, drept urmare ele, respingând, creează un unghi de deviere, a cărui valoare este proporțională cu sarcina primită.
§ 2 Metode de electrificare a corpurilor
Electrificarea corpurilor are loc în diverse cazuri.
Metode de electrificare a corpurilor:
·a lua legatura
Să luăm în considerare unele dintre ele.
Ebonita va primi o sarcină negativă, iar lâna - o sarcină pozitivă, dacă freci un bețișor de ebonită pe lână. Cu ajutorul unui electroscop se detectează prezența acestor sarcini. Pentru a obține acest rezultat, este necesar să atingeți tija electroscopului cu un băț de ebonită sau o cârpă de lână. În acest caz, o parte din sarcina corpului de testare trece la tijă. Rețineți că are loc un curent electric de scurtă durată.
Puteți lua în considerare interacțiunea a două mâneci de hârtie suspendate pe un fir, unul încărcat dintr-un băț de ebonită, iar celălalt dintr-o pânză de lână.
Rețineți că sunt atrași unul de celălalt. Aceasta înseamnă că obiectele cu sarcini opuse se atrag reciproc. Nu orice substanță poate transfera sarcini electrice.
Conductorii se numesc substanțe prin care se transferă sarcini, iar substanțele prin care nu se transferă sarcini se numesc neconductori - dielectrici (izolatori). Acest lucru poate fi aflat cu ajutorul unui electroscop, dacă îl conectați cu un corp încărcat, substanțe de diferite feluri.
Descriind electrificarea prin frecare, numai izolatori buni sunt întotdeauna luați pentru experiment - chihlimbar, ebonită, sticlă, mătase. Întrebare - de ce? Să explicăm: în izolatoare, de unde a provenit sarcina, aceasta rămâne acolo și nu poate trece prin întreaga suprafață a corpului către alte corpuri în contact cu aceasta. Dacă ambele corpuri de frecare sunt metale cu mânere izolate, atunci experimentul va eșua, deoarece este imposibil să le separați unul de celălalt simultan pe întreaga suprafață.
Datorită rugozității suprafeței corpurilor în momentul separării trebuie să rămână niște ultime puncte de contact prin care electronii în exces scapă în ultimul moment, iar ambele metale devin neîncărcate.
Luați în considerare electrificarea prin contact. Dacă scufundăm o minge de parafină în apă distilată și apoi o scoatem, atunci se vor încărca atât parafina, cât și apa.
Deci, de ce s-a produs electrificarea apei și a parafinei fără frecare? Să lămurim: se dovedește că atunci când este electrizată prin frecare, aria de contact crește doar, iar distanța dintre atomii corpurilor de frecare scade. În experimentul cu apă și parafină, rugozitatea nu poate împiedica apropierea atomilor lor.
Astfel, putem spune că frecarea nu este o condiție prealabilă pentru electrificarea corpurilor. Care este motivul pentru care se produce electrificarea în aceste cazuri?
§ 3 Principiul de funcționare al mașinii electrofor
Munca aparatului electrofor se bazează pe electrificarea corpului prin influență. Un corp electrificat interacționează cu orice conductor neutru din punct de vedere electric.
Când astfel de corpuri se apropie, din cauza câmpului electric al unui corp încărcat, are loc o redistribuire a sarcinilor în cel de-al doilea corp. Sarcinile care au semnul opus corpului încărcat sunt situate mai aproape de corpul încărcat. Mai departe de corpul încărcat din conductor (manșon sau cilindru) sunt încărcăturile cu același nume cu corpul încărcat.
Distanța până la sarcinile pozitive și negative din cilindru față de minge este diferită, prin urmare, predomină forțele atractive, cilindrul deviază spre corpul electrificat. În cazul în care mâna atinge partea îndepărtată a corpului față de mingea încărcată, corpul va sări la mingea încărcată. Reducând forțele de respingere, electronii sar la mână.
§ 4 Rezumatul lecției
Electrificarea este un fenomen în care corpurile dobândesc proprietățile de a atrage alte corpuri.
Electrificarea poate avea loc în următoarele moduri:
a lua legatura;
prin influență;
la impact;
frecare.
Substanțele sunt fie electropozitive, fie electronegative.
Este posibil să preziceți ce taxe vor primi corpurile care interacționează dacă cunoașteți apartenența substanțelor.
Frecarea nu face decât să mărească zona de contact.
Substanțele sunt conductoare și dielectrice.
Izolatoarele acumulează încărcături în punctele de contact (unde se formează).
Sarcinile din conductori sunt distribuite uniform pe tot volumul.
Lista literaturii folosite:
- Peryshkin A.V. Fizica 8.- M.: Gutarda, 2004.
- Kabardin O.F. Manual de fizică. - M.: Dropia, 1997.
- Lukashik V.I. Culegere de probleme de fizică. – M.: Yakhont, 2000.
Imagini folosite:
