Механізм електризації. Електроскоп Мета. Освітня

Механізм електризації. Електроскоп
Мета.
Освітня. Ознайомити з способами електризації тіл; сформулювати закон збереження електричного заряду; ввести поняття провідника та діелектрика електричного заряду. Ознайомити з будовою та принципом дії електроскопа та електрометра.
Розвиваюча. Розвивати фізичну компетентність, спостережливість , викликати інтерес до навчального предмета та експериментування.
Виховна. Виховувати світогляд, культуру поведінки, позитивні людські якості, сприяти формуванню в учнів продуктивної творчої діяльності.
Тип уроку.
Урок засвоєння нових знань.
Прилади та матеріали для роботи з учнями:

Флеш – анімація
Електризація

Флеш – анімація
Види зарядів

Флеш – анімація
Електризація

Флеш – анімація
Електроскоп

Флеш – анімація
Подільність електричного заряду

Відео.
Перерозподіл електричного заряду двох електрометрів
План
1. Актуалізація опорних знань.
2. Вивчення нового матеріалу.
3. Вчимося розв’язувати задачі.
4. Запитання на закріплення вивченого.
5. Домашнє завдання.
6. Для допитливих.
Хід уроку
1. Актуалізація опорних знань.
Перевірка розв’язків домашніх задач.
Фронтальне опитування:
1. Як експериментально довести, що тіла, які мають електричний заряд, взаємодіють навіть на відстані?
2. Що таке електричне поле?
3. Як визначити, чи існує в певній точці простору електричне поле?
4. Назвіть основні властивості електричного поля.
5. Дайте означення силових ліній електричного поля.
6. Який напрямок узято за напрямок ліній електричного поля?
7. Який вигляд має картина силових ліній електричного поля позитивно зарядженої сфери? негативно зарядженої сфери?
8. Який вплив на організм людини чинять електричні поля, створювані різними електротехнічними пристроями?

2. Вивчення нового матеріалу.
Одного разу відвідувачі універмагу «Дитячий світ» в Києві були налякані жінкою, яка, зі слів потерпілих, «колола людей хитро захованим шприцом».
При розслідуванні виявилось, що ніякого шприца не існувало: «колола» синтетична шубка. Вона наелектризувалась при стиканні з оточуючими при сухому морозному повітрі і стала іскрити, і ці іскри викликали відчуття уколу.
Явище електризації спостерігали і ви неодноразово. Які ж існують способи електризації тіл?
1. Електризація тертям
Основною причиною електризації тертям є те, що при тісній контактній взаємодії поверхонь двох тіл частина електронів переходить з одного тіла на
інше. В результаті на поверхні одного тіла виникає позитивний заряд
(недостача електронів), а на поверхні іншого – негативний (надлишок електронів).
Електрони починають переходити з одного тіла на інше в результаті тісного контакту поверхонь тіл, тобто, коли відстань між окремими невеликими ділянками поверхні стає приблизно рівною відстані між атомами чи молекулами одного й того ж тіла. Лише за цієї умови можливе «захоплення» електронів одного тіла іншим.
Тіло, яке віддало частину своїх електронів,
буде заряджене позитивно, а тіло, яке їх одержало, — негативно
.
Наприклад, при електризації ебонітової палички, електрони з хутра переходять на паличку. В ній буде надлишок електронів (заряджена негативно), а у хутра – недостача (заряджене позитивно).
Причини переходу електронів з одного тіла на інше:
- через хаотичний рух вільних електронів;
- через різну силу притягання, що діє на електрони з боку ядер атомів різних речовин.
Термін «електризація тертям» має суто історичний характер. Насправді, явище електризації буде відбуватись і без тертя, якщо поверхні тіл достатньо сильно наблизити одна до одної.
2. Закон збереження електричного заряду
У результаті численних дослідів фізики з’ясували, що під час електризації відбувається перерозподіл наявних електричних зарядів, а не створення нових
.
Отже, виконується
закон збереження електричного заряду
:

Повний заряд електрично замкненої системи тіл залишається незмінним під час усіх взаємодій, які відбуваються в цій системі:
q
1
+ q
2
+ ... + q
n
= const,
де q
1
, q
2
, ..., q
n
— заряди тіл, що створюють електрично замкнену систему
(n — кількість таких тіл).
Під електрично замкненою системою розуміють таку систему тіл, у яку не проникають заряджені частинки ззовні і яка не втрачає
«власних» заряджених частинок.
3. Провідники та діелектрики
Якщо спробувати наелектризувати тертям металевий стрижень, утримуючи його в руці, то виявиться, що це неможливо. Річ у тім, що метали - це речовини з безліччю так званих вільних електронів
, які легко переміщуються по всьому об’єму фізичного тіла.
Такі речовини прийнято називати
провідниками.
Усі метали, ґрунт, розчини солей і кислот у воді, графіт, йонізовані гази - добрі
провідники електрики.
Тіло людини також є провідником.
Технічний прийом, що дозволяє розрядити будь- яке заряджене тіло шляхом його з’єднання із землею, називається
заземленням
У деяких випадках, наприклад, щоб надати заряд провіднику, або зберегти на ньому заряд, заземлення слід уникати. Для цього використовують тіла, виготовлені з діелектриків.
У
діелектриках
(їх ще називають
ізоляторами) вільні електрони практично відсутні. Тому якщо між землею і зарядженим тілом поставити бар’єр у вигляді ізолятора, то вільні електрони не зможуть покинути провідник ( або потрапити на нього) і провідник залишиться зарядженим.
Скло, оргскло, ебоніт, бурштин, гума, папір, гас, сухе повітря, дистильована вода
- діелектрики.
4. Електризація через вплив
Заряди, які утворились в тілі внаслідок перерозподілу називають

наведеними
або
індукційними
.
При внесенні незарядженого тіла в електричне поле виникає перерозподіл зарядів всередині тіла.
У нейтральному тілі електрони, незважаючи на хаотичний рух, рівномірно розподілені по всьому об’єму. При внесенні тіла в електричне поле їх рівномірний розподіл порушується. Електрони починають скупчуватись в одній частині тіла (ця частина заряджається негативно), а частина тіла, де електронів не вистачає, заряджається позитивно. Середина між позитивно і негативно зарядженими частинами тіла залишається нейтральною.
5. Електроскоп та електрометр
Здавна для виявлення наявності в тіла електричного заряду, визначення знаку заряду тіла та оцінювання значення заряду використовують
електроскоп.
Перший електроскоп був побудований у 1745 році академіком Петербурської академії наук
Георгом Вільгельмом Ріхманом.
Принцип дії електроскопу ґрунтується на відштовхуванні однойменно заряджених тіл.
Кут між смужками залежить від значення одержаного ними заряду. Цей кут тим більший, чим більший одержаний заряд.
Прилад, у конструкцію якого додано стрілку і шкалу для оцінювання електричного заряду, називають
електрометром

3. Вчимося розв’язувати задачі.
Задача 1. Три краплі води мають електричні заряди +2q, +3q та –q. Краплі почергово зливаються в одну. Який заряд має новоутворена крапля на кожному етапі?
Дано:
q
1
= 2q
q
2
= 3q
q
3
= -q
q
12
-? q
123
-?
Розв'язання:
При злитті першої та другої краплі, новоутворена крапля, згідно закону збереження заряду, матиме заряд:
q
12
= q
1
+q
2
= 2q+3q = 5q.
При наступному злитті з третьою краплею заряд краплі становитиме:
q
123
= q
12
+q
3
= 5q – q = 4q.
Задача 2. Дві однакові провідні кульки мають електричні заряди +2q і – 5q відповідно. Який електричний заряд буде в кожної з них після доторку кульок?
Задача 3. Як взаємодіють два тіла, наелектризовані тертям один об одне?
(Продемонструвати).
4. Запитання на закріплення вивченого.
1. Які способи електризації тіл ви знаєте? Скільки тіл беруть участь в електризації і що з ними відбувається?
2. Яка будова електроскопа? Для чого його використовують?
3. Листочки електроскопа починають розходитися ще до того, як доторкнутися до нього зарядженою паличкою. Яка причина цього явища? Чому листочки опадають, як тільки ми віддалимо паличку?
4. Смужки “султана” притягуються до піднесеної наелектризованої палички. Чи значить це, що вони також наелектризовані?
5. Сформулюйте закон збереження електричного заряду.
6. Чому під час дослідів з електроскопом до його кульки не тільки торкаються наелектризованою паличкою, а й проводять нею по кульці?
5. Домашнє завдання.
Вивчити параграф 21; виконати вправу 21 (1, 3, 4)
6. Для допитливих.
Творче завдання. Сконструюйте та побудуйте саморобний електроскоп.