Закон збереження електричного заряду. Електризація тел. Два роди зарядів. Закон збереження електричного заряду Удосконалення електростатичних машин

Електрика, одержуване шляхом тертя у тому чи іншому тілі, виявляється за своїми властивостями неоднаковим.

Зробимо наступний досвід. За допомогою шовкової ниточки підвісимо на стійці легку пробкову або бузинову кульку і потім, наелектризувавши ебонітову паличку тертям про хутро або сукно, піднесемо її до пробкової кульки. При цьому відбудеться наступне: кулька спочатку швидко притягнеться до ебонітової палички (мал. 2), але, як тільки торкнеться її, відразу ж відштовхнеться і займе положення, показане на рис. 3. Якщо до цієї зарядженої кульки піднести скляну паличку, наелектризовану тертям про шовкову матерію або шкіру, то кулька притягнеться до неї.

Рис. 2. Притягання пробкової кульки до наелектризованої палички

Рис. 3. Відштовхування пробкової кульки, що отримала заряд від наелектризованої палички

Візьмемо тепер дві кульки, підвішені до двох стійк на шовкових ниточках, і торкнемося кожної з них наелектризованою скляною паличкою.

Наближаючи після цього обидві кульки один до одного, зауважимо, що вони прагнутимуть відштовхнутися і займуть положення, показане на рис. 4. Те саме відбудеться, якщо обидві кульки будуть заряджені наелектризованою ебонітовою паличкою.

Рис. 4. Кульки з однойменними зарядами відштовхуються

Зовсім інші властивості будуть виявлені, якщо першу з двох кульок зарядити, доторкнувшись до нього наелектризованою скляною паличкою, а іншу кульку наелектризувати ебонітовою паличкою. Кульки будуть притягуватися одна до одної (рис. 5).

Рис. 5. Кульки з різноіменними зарядами притягуються

Проведені досліди показують, що необхідно розрізняти два електричні стани тіл, або, як кажуть, два роди електрики:

1) електрика, одержуване на склі при терті його про шовкову матерію або шкіру, яке умовилися називати позитивною електрикою;

2) електрика, що отримується на ебоніті при терті його про хутро або вовняну матерію, яке умовилися називати негативною електрикою.

Позитивна електрика прийнято позначати знаком плюс (+), а негативне знаком мінус (-).

Тіла, наелектризовані однойменною електрикою, байдуже — позитивною чи негативною, одне від одного відштовхуються (рис. 4). Тіла ж, наелектризовані різноіменною електрикою, притягуються одне до одного (рис. 5).

При цьому необхідно мати на увазі, що тяжіння або відштовхування наелектризованих кульок буде тим сильнішим, чим менша відстань між ними і чим більший за величиною заряд, повідомлений кожному з кульок.

Слід також пам'ятати, що якщо ми, натираючи скляну паличку шовком, отримуємо на скляній паличці позитивну електрику, то, у свою чергу, на шовку ми отримуємо в такій кількості негативну електрику. І, навпаки, при терті ебоніту про хутро на ебоніті ми отримуємо негативну електрику, а саме хутро електризується позитивно.

Грей зробив ще одне дуже важливе відкриття, значення якого було зрозуміло пізніше. Всі знали, що якщо доторкнутися ізольованим металевим циліндриком до наелектризованої скляної палички, то на циліндр також перейде електрика. Однак виявилося, що можна наелектризувати циліндрик, і не торкаючись скляної палички, лише наблизивши його до неї. Поки циліндрик буде знаходитись поблизу наелектризованої палички, на ньому виявляється електрика.

Опубліковані досвіди Грея викликали інтерес у французького фізика Шарля Франсуа Дюфе (1698-1739) і спонукали його взятися за експерименти в галузі вивчення електрики. Досліди з першим електричним маятником, тобто. з дерев'яною кулькою, підвішеною на тонкій шовковій нитці (рис. 5.2), проведені близько 1730, показали, що така кулька притягується натертою паличкою сургуча. Але тільки варто торкнутися її, як кулька негайно відштовхується від сургучної палички, ніби уникаючи її. Якщо тепер піднести до кульки скляну трубку, потерту об амальгамовану шкіру, то кулька буде притягатися до скляної трубки і відштовхуватися від сургучної палички. Ця відмінність, вперше відзначена Шарлем Дюфе, призвела його до відкриття, що наелектризовані тіла притягують ненаелектризовані, і щойно останні за допомогою дотику наелектризуються, вони починають відштовхуватися один від одного. Він встановлює наявність двох протилежних пологів електрики, які називає скляною та смоляною електрикою. Він ще помічає, що перше виявляється на склі, дорогоцінному камені, волоссі, шерсті і т.д., у той час як друге виникає на бурштині, смолі, шовку і т.д. Подальші дослідження показали, що це тіла електризуються або як скло, потерте об шкіру, або як смола, потерта про хутро. Отже, є два види електричних набоїв, причому однорідні заряди відштовхуються один від одного, а різнорідні притягуються. Сили взаємодії електричних

зарядів, що виявляються у тяжінні чи відштовхуванні, називаються електричними. Тобто електричні сили створюються електричними зарядами та діють на заряджені тіла або частки.

Надлишок зарядів якогось одного виду в даному тілі називається величиною його заряду, або, інакше, кількістю електрики (q).

Шарль Дюфе був першим ученим, який витягав електричні іскри з наелектризованого людського тіла, що знаходилося на ізольованій підставці. Цей досвід у той час був настільки новим і оригінальним, що абат Жан Нолле (1700-1770), який теж займався вивченням електричних явищ, був жахливий, коли вперше його побачив.

Дуже вдале позначення двох пологів електрики, яке утрималося до нашого часу, дав видатний американський фізик Бенджамін Франклін.

«Смоляна» електрика була названа Франкліном негативною, а «скляна» – позитивною. Ці назви він обрав тому, що «смоляна» та «скляна» електрики, подібно до позитивної та негативної величин, взаємно знищуються.

Явища електризації пояснюються особливостями будови атомів та молекул різних речовин. Адже всі тіла збудовані з атомів. Кожен атом складається з позитивно зарядженого атомного ядра і рухомих навколо нього негативно заряджених частинок - електронів. Атомні ядра різних хімічних елементівне однакові, а відрізняються величиною заряду та масою. Електрони все цілком тотожні, проте їх кількість і розташування у різних атомах різні.

Щоб отримати уявлення про величину заряду в 1 Кл, розрахуємо силу взаємодії двох зарядів по одному кулону, кожен, поміщених у вакуумі на відстані 1 м один від одного. Скориставшись формулою закону Кулона, отримуємо, що F = 9 · 109 Н, або приблизно 900000 тонн. Таким чином, 1 Кл дуже великий заряд. Насправді такі заряди не зустрічаються.

З їх допомогою Кулон визначив, що дві маленькі наелектризовані кульки надають один на одного в напрямку лінії їх з'єднання в залежності від того, наелектризовані вони однойменно або різноіменно, що притягає або відштовхує силу взаємодії F рівну добутку їх точкових електричних зарядів (відповідно q 1 і q 2), поділеному на квадрат відстані r між ними. Тобто

Шарль Огюстен де Кулон (1736–1806) – французький фізик та інженер – для вимірювання сили магнітного та електричного тяжіння сконструював крутильні ваги.

При нормальному стані атома позитивний заряд його ядра дорівнює загальному заряду негативного електронів цього атома, так що будь-який атом в нормальному стані електрично нейтральний. Але під впливом зовнішніх впливів атоми можуть втрачати частину своїх електронів, тоді як заряд їх ядер у своїй залишається незмінним. І тут атоми заряджаються позитивно і називаються позитивними іонами. Атоми можуть приєднувати до себе додаткові електрони і заряджатися при цьому негативно. Такі атоми називаються негативними іонами.

Закон, за яким два наелектризовані тіла діють один на одного, був уперше сформульований в 1785 р. Шарлем Кулоном у досвіді з приладом, названим ним крутильними вагами (рис. 5.3).

F = (q 1 · q 2 )/4 π ε а r 2 ,

де ε а - абсолютна діелектрична проникність середовища, в якому знаходяться заряди; r – відстань між зарядами.

Цей висновок отримав назву закону Кулона. Згодом ім'ям Кулона було названо одиницю кількості електрики, що використовується в електротехнічній практиці.

У системі СІ за одиницю кількості електрики приймається один кулон (1 Кл) – заряд, що протікає через поперечний переріз провідника за секунду при силі струму однією ампер.

Мета роботи: знайомство з історією розвитку електротехніки, з творчим шляхом найвидатніших учених, які зробили внесок у вивчення електричних та магнітних явищ, виявлення їх закономірностей, створення електротехнічних пристроїв.

Завершення роботи

7. Відкриття явища

3. Розвиток електростатики електростатичної індукції. Вивчення процесів електризації

8. Дослідження взаємодії

4. Винахід лейденської банки заряджених тел. Відкриття закону Кулону

Перші спостереження магнітних та електричних явищ відносяться до глибокої давнини. Про таємничі здібності магніту притягувати залізні предмети згадується у старовинних літописах та легендах, що дійшли до нас з Азії (Індії та Китаю), Стародавню Греціюта Риму.

Дуже образне пояснення властивостей магніту дано у знаменитій поемі "Про природу речей" римського поета Лукреція (99-55 рр. до н.е.), написаної понад 2 тис. років тому.

З давніх сказань і літописів, що відносяться до другого тисячоліття до н.е., ми дізнаємося про багатьох цікавих фактахпрактичного використання магніту Стародавні індійці використовували магніт для вилучення залізних наконечників стріл із тіл поранених воїнів. У китайських літописах розповідається про чарівні магнітні ворота, крізь які не могла пройти людина, яка сховала металеву зброю. При розкопках городища ольмеків (Центральна Америка) знайдено скульптури тритисячолітньої давності, висічені з магнітних брил.

У Китаї у другому тисячолітті до н. вже застосовувалися перші компаси різних конструкцій. В одному з музеїв зберігається китайський компас тисячолітньої давності, що нагадує ложку.

Природно, що давні вчені та

дослідники природи замислювалися над причиною Китайський компас загадкових властивостей магніту. Платон, наприклад,

пояснював їх божественним походженням.

Перші спостереження магнітних та електричних явищ

З ім'ям одного з давніх мудреців – Фалеса(640-550 рр. до н.е.) пов'язані перекази, що дійшли до нас.

про властивості натертого бурштину притягувати легкі тіла. На його думку, в бурштині як і в магніті є душа, що є першопричиною тяжіння.

Вироби з бурштину, блискучі і красиві, широко використовувалися давніми людьми для прикраси, тому цілком імовірно, що багато хто міг помітити, що бурштин натягнений притягує легкі соломинки, шматочки тканин тощо.

Греки називали бурштин "електрон". Від цього багато століть і сталося слово «електрика». Відомо, що в одному з давньогрецьких творів описувався камінь (мабуть, дорогоцінний), який, подібно до бурштину, електризувався при терті. Але про електризацію інших тіл стародавні греки, мабуть, не знали.

І ще одне цікаве явище не залишилося непоміченим стародавніми народами, що жили на узбережжі Середземного моря та в басейні р. Бахчисарай. Ніл. Йдеться про «електричні» риби - схили та соми. Греки їх називали «нарке», що означає «паралізуючий». При зіткненні з цими рибами, які мають електричні органи, людина зазнавала сильних ударів. Відомо, що у I столітті н.е. римські лікарі використовували електричний скат для лікування подагри, головного болю та інших хвороб.

І, звичайно, давні народи спостерігали грізні гуркіт грому і яскраві спалахи блискавок, які вселяли їм природний страх, але жодному з мудреців тих часів не могла спасти на думку, що і тяжіння натертого бурштину, і удари електричних риб, і явища грози. в атмосфері мають ту саму природу.

Занепад античної культури помітно позначився і вивчення електричних і магнітних явищ. З численних джерел слід, що майже 1600 р. був зроблено жодного відкриття у сфері електричних явищ, а області магнетизму лише описані способи використання мореплавцями компаса (арабами в IX, а європейцями в XI в.).

У XIII ст. вченим вдалося встановити ряд властивостей магніту: існування різноїменних полюсів та їхню взаємодію; поширення магнітної дії через різні тіла (папір, дерево та ін); були описані способи виготовлення магнітних стрілок, а французький вчений П'єр Перегрін (1541-1616 рр.) уперше забезпечив компас градуйованою шкалою.

У XIII-XIV ст. капітани-католики користувалися компасом таємно, побоюючись потрапити на багаття інквізиції, яка бачила в компасі диявольський інструмент, створений чаклунами.

Протягом багатьох століть магнітні явища пояснювали дією особливої ​​магнітної рідини, і як це буде показано далі лише видатний французький фізик A.M. Ампер у 20-х роках ХІХ ст. вперше пояснив електричну природу магнетизму.

Експериментальні дослідження У. Гільберта

Значний перелом уявленнях про електричні та магнітні явища настав на самому початку XVII ст., коли побачив світ фундаментальну наукову працю видного англійського вченого (лікаря англійської королеви Єлизавети) Вільяма Гільберта(1554--1603 рр.) «Про магніт, магнітні тіла і про великому магніті - Землі» (1600 р.). Будучи послідовником експериментального методу в природознавстві, У. Гільберт провів понад 600 майстерних дослідів, що відкрили, як він писав, таємниці «прихованих причин різних явищ».

На відміну від своїх попередників У. Гільберт вважав, що магнітна стрілка рухається під впливом магнетизму Землі, що є великим магнітом. Свої висновки він ґрунтував на оригінальному експерименті, вперше ним здійсненому. Він виготовив з магнітного залізняку невелику кулю - «маленьку Землю - тереллу» і довів, що магнітна стрілка приймає по відношенню до поверхні цієї «терели» такі самі положення, які вона приймає у полі земного магнетизму. Він встановив можливість намагнічування заліза у вигляді земного магнетизму.

Досліджуючи магнетизм, У. Гільберт зайнявся також вивченням електричних явищ. Він довів, що електричні властивості має не тільки бурштин, але й багато інших тіл: алмаз, сірка, смола, гірський кришталь

Електризуються при їх натиранні. Ці тіла він назвав «електричними» відповідно до грецької назви бурштину (електрон). Але У. Гільберт безуспішно намагався наелектризувати метали, не ізолюючи їх, і тому дійшов помилкового висновку про неможливість електризації металів тертям. Цей висновок У. Гільберта було переконливо спростовано через два століття видатним російським електротехніком академіком Василем Володимировичем Петровим.

У. Гільберт правильно встановив, що «ступінь електричної сили» буває різною, і волога знижує електризацію тіл при натиранні. Порівнюючи магнітні та електричні явища, У. Гільберт стверджував, що вони мають різну природу: наприклад, «електрична сила» походить тільки від тертя, тоді як магнітна постійно впливає на залізо; магніт піднімає тіла значної тяжкості, електрика – лише легкі тіла. Цей хибний висновок У. Гільберта протримався у науці понад 200 років.

Уявлення про те, що електричні явища обумовлені присутністю особливої ​​"електричної рідини", аналогічної "теплотвору" і "світлотвору". були характерними для науки того періоду, коли механічні погляди на багато явищ природи були панівними.

Фундаментальна праця В, Гільберта витримала протягом XVII ст. кількох видань, він був настільною книгою багатьох дослідників природи в різних країнахЄвропи і зіграв величезну роль у розвитку вчення про електрику та магнетизм. Великий Г. Галілей писав про твори У. Гільберта: «Я віддаю найбільшу похвалу і заздрю ​​цьому авторові».

Електростатична машина О. Геріке

Одним із перших, хто, познайомившись із книгою В. Гільберта, вирішив отримати сильніші прояви електричних сил, був магдебурзький бургомістр Отто фон Геріке (1602-1686 рр.).

У 1650 р. він виготовив шар із сірки розміром з дитячу голову, насадив його на залізну вісь, укріплену на дерев'яному штативі. За допомогою ручки куля могла обертатися і натиралася долонями рук або шматком сукна, що притискається до кулі рукою. Це була перша найпростіша електростатична машина.

О. Герике вдалося помітити слабке світіння кулі, що електризується, в темряві і, що особливо важливо, вперше виявити, що пушинки, притягувані кулею, через деякий час відштовхуються від нього. Це ні О. Герике. ні багато його сучасники довго не могли пояснити.

Німецький вчений Г.В.Лейбніц (1646-1716 рр.), користуючись машиною О. Геріке, спостерігав електричну іскру - це перша згадка про це загадкове явище.

Удосконалення електростатичних машин

Протягом першої половини XVIIв. електростатична машина зазнала ряд удосконалень: сірчана куля була замінена скляною (оскільки скло інтенсивніше електризувалося), а пізніше замість куль або циліндрів (які важче було виготовити, і при нагріванні вони нерідко вибухали) стали застосовувати скляні диски. Для натирання використовувалися шкіряні подушечки, що притискаються до скла пружинками; Пізніше посилення електризації подушечки стали покривати амальгамой.

Важливим новим елементом конструкції машини став кондуктор (1744) - металева трубка, підвішена на шовкових нитках, а пізніше встановлюється на ізольованих опорах. Кондуктор служив резервуаром для збирання електричних зарядів, утворених під час тертя. Після винаходу лейденські банки її також встановлювали поряд з машиною.

Електростатична машина. Кінець XVIII ст. Невідомий майстер.

Інструментальна палата Санкт-Петербурзької академії наук

Виявлено два роди електрики та встановлено закони їхньої взаємодії. Виявлено провідникові та ізоляційні властивості матеріалів.

Досліди щодо передачі електричного заряду. Відкриття електропровідності

Значним кроком у вивченні властивостей електричних набоїв були дослідження члена англійського Королівського товариства Стефана Грея (1670-1736 рр.) та члена Паризької академіїнаук Шарля Франсуа Дюфе(1698-1736 рр.).

В результаті численних експериментів С. Грею вдалося встановити, що електрична здатність скляної трубки притягати легкі тіла може бути передана іншим тілам, і він показав (1729), що тіла залежно від їхнього ставлення до електрики можна розділити на дві групи: наприклад, металева нитка, дріт) та непровідники (наприклад, шовкова нитка).

Продовжуючи досліди С. Грея, Ш.Ф. Дюфе (1733 р.) виявив два роду електричних зарядів - «скляні» і «смоляні» та їх особливість відштовхувати однойменні та притягувати протилежні заряди.

Дюфе також створив прототип електроскопа у вигляді двох підвішених і розбіжних при електризації

До кінця 30-х років XVIII ст. були успішно застосовані як провідники: лляна нитка (Геріке, 1663), прядив'яна мотузка, непросушене дерево, металевий дріт (Грей, 1729), вологий кетгут (Дезагюльє,

1738); як непровідники: шовк (Уілер у досвіді, поставленому Греєм, 1729), кінський волосся (Грей, 1729), скло та сургуч (Дюфе, 1733). Довжина електричних ліній сягала кількох сотень метрів.

О. Герике, проводячи досліди з електростатичною машиною, виявив, що сірчана куля, що потирається руками, передає свою здатність притягувати легкі тіла лляній нитці довжиною в лікоть, кінець якої, зачеплений за ціпок, знаходиться біля самої кулі; тяжіння спостерігалося не більше дюйма від нижнього кінця нитки.

Користуючись скляною трубкою (або паличкою), Стівен Грей повторив досвід Геріке. У 1729 р. Грей виявив ряд тіл, яким трубка може повідомляти «електричну силу». Це - дерев'яні стрижні та дріт (залізний і латунний), які Грей вставляв у трубку (через пробку), прядив'яна мотузка, яку він прив'язував до трубки або заштовхував у неї. Максимальна довжина кімнатної електропередачі по мотузці або дроту, що звисали з трубки, не перевищувала 1 м, а максимальна довжина горизонтальної кімнатної «електропередачі» по стикованих дерев'яних провідниках становила не більше 5,5 м, включаючи довжину трубки. Повідомлення тілам «електричної сили» Грей перевіряв за допомогою пушинки, яка могла притягатися до тіла, відштовхуватися від нього, парити

в повітрі.

Грей вирішив спробувати передати електрику по горизонталі щоб з'ясувати питання, як далеко можна передавати електрику. Для цього він підвісив мотузку на цвяхах, вбитих у дерев'яну балку на однаковій висоті. Досвід не вийшов. Грей зробив правильний висновок, що електрика пішла у балку.

Подолати утруднення вдалося завдяки блискучій ідеї Уїлера, разом з яким Грей експериментував влітку 1729 р. Священик Гренвілл Уілер (пом. 1770) запропонував підтримати лінію передачі (line of communication, за Греєм) шовковим шнуром, а не підвішувати її на цвяхах. . Перший досвід перевершив усі очікування. Електрика була передана лінією довжиною близько 25 м. Замінивши шовковий шнур металевим дротом, Грей знову отримав негативний результат.

Грей «...показав, що електрику можна передавати, не торкаючись лінії передачі трубкою, лише тримаючи трубку біля лінії», т. е., за пізнішої термінології, з допомогою електростатичної індукції.

1

Тема уроку: Електризація тел. Два роди електричних зарядів

(8 клас)

Мета уроку:

познайомити учнів з історією зародження вчення про електрику, запровадити поняття «Електричний заряд», «електризація, навчити виявляти електричні заряди, на тілах, потертих один одного і довести, що є два роду зарядів; продовжити формування умінь працювати з приладами та обладнанням.

Демонстрації:

електризація тіл, 2 роди електричних зарядів, презентація, виконана з використанням комп'ютерних дисків «Електронні уроки та тести. Електричні поля», «Фізикон. Бібліотека наочних посібників» та ін.

Хід уроку.

Короткий аналізпомилок, допущених у контрольній роботі на тему «Теплові явища», рекомендації щодо їх усунення.

Вивчення нового матеріалу.

Перш ніж оголосити тему нашого сьогоднішнього уроку, я хочу озвучити такі ситуації і попрошу вас наприкінці уроку відповісти на запитання, чи є між ними загальні закономірності, наскільки вони є доречними на сьогоднішньому уроці?

(Ситуації проектуються на екран

Між хмарами блиснула блискавка.

Генеральне прибирання на кухні було в самому розпалі. Вимивши підлогу, Шерлок Холмс взявся за меблі. Поліровану поверхню кухонних шаф він енергійно протирав сухою ганчіркою із синтетичної тканини, а пофарбовану олійною – сирою. Результат перевершив усі очікування. Кухня сяяла ідеальною чистотою.

Нотатка з газети. Було вже за північ, коли робітник Брянської нафтобази А. Третьяков, заправивши 8 цистерн, авіаційним бензином, перевів наливний шланг в чергову порожню ємність. Щойно шланг торкнувся горловини цистерни, як високо вгору піднявся 15-метровий оранжево-яскравий стовп вогню. Потужною вибуховою хвилею Третьякова відкинуло далеко від цистерни. Вибух стався через недотримання безпеки праці»

Передбачувана відповідь: йдеться про електричні явища. Адже блискавка це ел. явище. Отже, й інші?

2

Так, справді сьогодні на уроці ми поведемо про дуже цікаві явища. Взагалі слово «електрика міцно увійшло наш побут. У

кожного будинку є безліч побутових ел. приладів. Без електрики не обійтися ні на транспорті, ні в с/г, ні в побуті тощо.

Тема сьогоднішнього уроку звучить так: електризація тіл. Електричний заряд. 2 роди Ел. зарядів. (однокорені слова)

План роботи

З'ясувати: 1. Походження термінів "електрика, ел.заряд"

2. Як здійснити електризацію тіл. Які 2 роди електричних зарядів існують? Як взаємодіють наелектризовані тіла? Як виявити, наелектризоване тіло чи ні?

3. Провести експерименти з електризації, пояснити явища, що спостерігаються.

4. Практичне значення електризації.

Проблемний експеримент із електризації тел.

На пляшці з водою укріплено дерев'яну лінійку. Підносимо ебонітову паличку, потерту об шерсть. (Лінійка починає рухатися).

Замінюємо лінійку на мет. фольгу, складену дек. раз.(Фольга починає рухатися).

Зарядж. шматочки паперу від наелектризованої палички (скляної та ебонітової), «піднімаємо чоловічків».

Явище, яке ми щойно спостерігали (здатність тіл притягувати інші тіла, після того, як їх натерли), зв. електризацією тіл, або кажуть, щоїм повідомлено електричний заряд. Така електризація ще зв. статичною електрикою.

Чи доводилося вам спостерігати такі явища?

Здатність тіл після натирання (до речі, не обов'язково тертя, досить тіло просто привести в контакт або навіть піддати його деформації) притягувати дрібні предмети і не тільки (лінійка велика, а папірці дрібні) була відома у 6 столітті до н.е..

Грецький філософФалес Мілетський виявив, що бурштин, потертий об хутро, набуває властивостей притягувати пушинки, соломинки,

(розповідає учень)

Легенда свідчить, що дочка Фалеса пряла шерсть бурштиновим веретеном. Впустивши його одного разу у воду, стала обтирати веретено вовняним хітоном і помітила, що до веретена пристало кілька ворсинок і чим сильніше вона витирала веретено, тим більше налипало ворсинок. Дівчина розповіла батькові, той не забарився провести експеримент із різними виробами з бурштину і виявив, що всі вони після натирання поводилися однаково.

3

Саме від слова бурштин походить слово «електрика

У . Перші наукові уявлення про електрику було викладено придворним лікарем англ. королеви ЄлизаветиВільямом Гільбертом (1544-1603 )(К),

який довів, що здатність натертого бурштину мають: не тільки скло, сургуч, сірка і притягують вони не тільки соломинки, а й метали, дерево, листя, камінчики, грудочки землі і навіть воду. Вдома можна провести такий експеримент (притягання струмка води до наелектризованої палички).

В. Скільки тіл бере участь у електризації?

1 експеримент .

Покласти на смужку із паперу смужку із поліетилену. Притискаючи тильною стороною долоні, прогладжуємо їх. Потім розведемо убік і повільно зближуємо. Що спостерігається? Смужки притягуються одна до одної. Візьмемо 2 шматочки розпушеної вати, піднесемо до паперової смужки і відразу до плівки. Пушок притягується і до паперу, і плівки.

експеримент з гільзою із станіолю. (Вона притягується і до скляної палички, потертої об папір, і до аркуша.).

експеримент скляна паличка, потерта об лист гуми, притягує легкі папірці та гума теж. Висновок, у процесі електризації беруть участь 2 тіла та 2 тіла електризуються.

Експерименти існування двох родів електричних зарядів.

На шовковій нитці підвішено гільзу зі станіоля.

1 Піднесемо до неї паличку зі скла, потерту об шовк або папір (спочатку гільза торкнеться, а потім відштовхується від палички)

2. Піднесемо до неї ебонітову паличку, потерту об шерсть

3. Піднесемо скляну паличку, потерту об гуму

4. Досвід з електризації двох султанчиків з прим. електроф. машини.(До)

5. Досвід із «парючою ваткою» або рух її в полі Ел. машини.

фр. Фізик Шарль Дюфе в 1730 вивчав взаємодію наелектризованих тіл. Він помітив, що в одних випадках такі тіла притягуються до смоляної палички, а в іншому випадку відштовхуються одне від одного, наприклад, дві скляні палички, потерті об шовк, відштовхуються одне від одного, але притягуються до ебонітової, потертої об шерсть. пояснив це тим, що існує 2 роди електрики «скляне» та

"смоляне". Тіла, заряджені електрикою одного роду відштовхуються, а різноіменні притягуються. У 1778 році американський фізик та

4 політичний діяч Бенджамін Франклін назвав «скляну електрику» позитивною, а «смоляну» - негативною

Експеримент.

Перед його проведенням коротко розповісти про конструкцію електрометра, та вкладі Ріхмана.

Потерти ебонітову паличку об сукно і, обернувши її сукном, поклали всередину порожньої кулі електрометра. Вийняли паличку із сукна, стрілка при цьому відхиляється. Чому?

Вставили паличку всередину сукна, стрілка повертається у нульове положення.

Висновок. Заряди не виникають і не зникають, а тільки поділяються, при цьому на обох дотичних при терті тіла виявляються рівні по моді. але протилежні за знаком заряди.

Первинне закріплення

"Слабка ланка"

1.Ці явища спостерігали у давнину.

2. Електрон у перекладі з грецької яз.

3. Одне чи два тіла електризуються під час тертя?

4 Які 2 роди ел. зарядів сущ. в природі?

5.Хто ввів терміни «Скляна та смоляна» електрика?

6.Як наелектризувати зарядами різних знаків скляну пляшку та клапоть шкіри, маючи в руках ці 2 предмети?

7. Як взаємодіють між собою 2 ебонітові палички, наелектризовані тертям про хутро?

8.При фарбуванні пульверизатором метал. Поверхні їй повідомляють заряд одного роду, а крапелькам фарби заряд протилежного знака. Навіщо це потрібно робити? (Фарба рівномірно лягає).

9. Зазвичай кажуть, що волосся, наелектризоване при їх розчісуванні, притягується до гребеня. А чи буде правильно вираз «гребінка притягається волоссям?» (Так, тому що дія не є одностороннім).

( додаток окремо, на розсуд вчителя, наприклад, пояснення явищ, що спостерігаються, виготовлення приладу для фіксування наявності наелектризованості тіл)

Під час звіту груп

пояснення явищ, що спостерігаються:

1.При прокачуванні повітря через різ. трубку відбувається електризація гуми і повітря, що рухається. Задаю питання, а якщо по шлангу подаватиметься пальне? Можна завести розмову про третю ситуацію (Третьякову).

5 2.При терті сухого піску відбувається електризація порожнини кулі, електрометр фіксує ел. заряд.

3.І т.д.

Потім демонструється відео-сюжет «Гроза»,

після якого повідомляється про внесок у дослідження атмосф. ел. явищ М.В. Ломоносова та Академіка Петербурзької Академії наук, друга М.В. Ломоносова, Георга Ріхмана.

Повернення до другої ситуації.

Поліровані поверхні при терті їх синтетичною тканиною електризуються і набувають разом з пилом, що знаходиться на них, електричний заряд; тканина при цьому теж отримує електричний заряд, але іншого знака. Внаслідок цього пил і тканина притягуються один до одного, і пил щільно осідає на ганчірці. пил, змушуючи її прилипати до тканини.

Перевірна тестова робота. (Додається окремо на розсуд вчителя).

(Взаємоперевірка за відповідями на тильній стороні дошки)

Підбиття підсумків роботи.

Будинок. Завдання :

Виконати експеримент і пояснити його.

Візьміть товстий лист із орг. ретельно потріть його шматком газети. Візьміть кульку від настільного тенісу. Покладіть його на середину листа. Розставте долоні біля краю скла та повільно наближайте їх до кульки. Поясні явища поясніть.

Використовуючи стару пластикову мильницю, виготовте «пилосос».

п.25,26.

«Детектив» Чи можуть 2 однойменно заряджені тіла притягатися?

Міні-твір «Електризація корисна чи шкідлива?»

Цілі уроку:

освітні:

• формування первісних уявлень про електричний заряд, про взаємодію заряджених тіл, про існування двох видів електричних зарядів.
• з'ясування сутності процесу електризації тел.
• визначення знак заряду наелектризованого тіла.

розвиваючі:

• розвиток навичок виділяти електричні явища у природі та техніці.
• ознайомлення із короткими історичними відомостями вивчення електричних зарядів.

виховні:

• виховання вміння працювати у колективі,
• виховання допитливості.

Обладнання:електроскоп, електрометри, гільза з фольги на підставці скляна та ебонітова палички, шматок хутра та щілина, поліетилен, папір, телевізор, відеомагнітофон.

План уроку

1. Організаційний момент.
2. Запис домашнього завдання: § 25, 26, 27. Заповнити таблицю.
3. Пояснення нового матеріалу:
4. Первинний контроль.
5. Закріплення вивченого матеріалу.
6. Підбиття підсумків. Виставлення оцінок.

Хід уроку

"Знайди всьому початок і ти багато зрозумієш". (Козьма Прутков.)

1 учень: Уявіть собі таку сцену:

У Стародавній Греції, у красивому місті Мілет жив філософ Фалес. І, ось одного вечора до нього підходить його улюблена дочка. Поясни, чому в мене плутаються нитки, коли я працюю з бурштиновим веретеном, до пряжі прилипають пилюка, соломинки. Це дуже незручно.

Фалес бере веретено, потирає його та бачить маленькі іскорки.

2 учень: Правду кажуть: "Грім не вдарить - чоловік не перехреститься". А який же грім без блискавки? Скільки ж мільйонів разів має блиснути блискавка, щоб мужик, перехрестившись, нарешті задумався: а що ж це таке?

Вчитель: Між натертим бурштиновим веретеном, що притягує предмети, і блискавкою, здавалося б нічого спільного. Адже все це - ЕЛЕКТРИЧНІ ЯВИЩА

Чому відбуваються ці явища? У чому суть цих явищ? Це ми маємо з'ясувати на сьогоднішньому та найближчих уроках.

У зошитах записуємо дату, класну роботу, тему уроку.

Електричні явища

Кожен з вас, до кінця уроку повинен навчитися пояснити, що таке електричний заряд та електризація, як взаємодіють одне з одним заряджені тіла, і як влаштований найпростіший прилад електроскоп.

Розглянемо спочатку походження терміна "електрика"

Історія розвитку електрики починається з Фалеса Мілетського. Спочатку, властивість притягувати дрібні предмети приписувалося лише бурштину (скам'яніла смола хвойних дерев). Від назви якого походить слово електрика, т.к. elektron-бурштин. (запис на дошці)

3 учень: Лише наприкінці XVI століття та на початку XVII століття згадали про це відкриття. Англійський лікар і дослідник природи Ульям Гільберт (1544-1603) з'ясував, що при терті можуть електризуватися багато речовин. Він був одним із перших учених, які затвердили досвід, експеримент як основу дослідження.

Наукове дослідження електричних явищ почалося у книзі Гільберта, якому належить і термін “електрика”. Гільберт ретельно досліджував безліч різних тіл і побудував для цієї мети спеціальний електричний покажчик, який він описує таким чином: "Зроби собі з будь-якого металу стрілку довжиною три або чотири дюйми, досить рухливу на своїй голці, на кшталт магнітного покажчика". За допомогою цього покажчика, прототипу сучасних електроскопів, Гільберт встановив, що здатністю притягати мають багато тіла, "не тільки створені природою, а й штучно приготовлені". Він показав, що при терті електризується не тільки бурштин, а й багато інших речовин: алмаз, сапфір, сургуч і що притягують вони не тільки соломинки, а й метали, дерево, листя, камінчики, грудки землі і навіть воду та олію. Проте він виявив, що багато тіл “не притягуються і не порушуються ніякими натираннями”. До них належить ряд дорогоцінного каміння і метали: "срібло, золото, мідь, залізо, а також будь-який магніт". Тіла, що виявляють здатність тяжіння, Гільберт назвав електричними, тіла, що не мають такої здатності, - неелектричними.

Вчитель: Якщо шматочок бурштину потерти об шерсть або скляну паличку - про папір чи шовк, то можна почути легкий тріск, у темряві іскорки, а сама паличка набуває здатності притягувати до себе дрібні предмети

Про тіло, яке після натирання притягує до себе інші тіла, кажуть, що воно наелектризоване або що йому повідомили електричний заряд.

Досвід 1. Давайте наелектризуємо гребінець об сухе волосся

Існують прилади за допомогою яких можна судити про наелектризованість тіл - електроскоп (електрон – спостерігаю)

Електроскоп називають фізичний прилад, який використовують для виявлення у тіла електричного заряду.

Електроскоп має циліндричний корпус, у який проходить металевий стрижень, ізольований від корпусу пластмасовою пробкою. На одному кінці стрижня знаходиться металева кулька, а на іншому? дві рухливі пелюстки.

При зіткненні зарядженого тіла з кулькою електроскопа, його пелюстки відхиляються на певний кут, що залежить від величини заряду, що більше заряд електроскопа, то більше вписувалося сила відштовхування листочків. Аналогічно влаштований електрометр, у ньому легка стрілочка відштовхується від стрижня.

Щоб розрядити електроскоп, можна просто доторкнутися до нього рукою. Можна це зробити, наприклад залізним або мідним дротом, але по скляній або ебонітовій паличці заряди не підуть у землю.

Електризація може відбуватися декількома способами:

1. СУЧИСНЕННЯМ

Електричними дослідами займався і Ньютон, який спостерігав електричний танець шматочків паперу, поміщених під склом, покладеним на металеве кільце. При натиранні скла папірці притягувалися до нього, потім відскакували, знову притягувалися і т.д. Ці досліди Ньютон проводив ще 1675 р.

2. УДАРОМ (гумовий шланг різко вдарити об масивний предмет і піднести до електроскопа)

3.ТРАННЯМ

Гільберт вказує, як проводиться електризація тертям: “Їх натирають тілами, які не псують їхню поверхню та наводять блиск, наприклад, жорстким шовком, грубим немарким сукном та сухою долонею. Труть так само бурштин про бурштин, про алмаз, про скло та багато іншого. Так обробляються електричні тіла”.

Тіла труть одне про одного, щоб збільшити площу їхнього дотику.

Досвід 2. Покладіть поліетиленову плівку на паперову смужку і сильно притисніть смужки рукою. Розведіть смужки та наблизьте їх один до одного.

Смужки ______________________.

Висновок: тіла можна наелектризувати ___ тертям ___________.

В електризації беруть участь завжди ____ два _______ тіла.

електризуються після поділу_____ обидва _____ тіла.

Ми зробили дуже важливий висновок:

• Один із видів електризації – це тертя тіл.
• При цьому беруть участь завжди два (або більше) тіла.
• Електризуються обидва тіла.

Як ви помітили, в електризації завжди беруть участь два тіла: бурштин із хутром; скло з шовком і т.д. При цьому електризуються обидва тіла.

4 учень: Електризація спостерігається також при терті рідин про метали у процесі течії, а також розбризкування при ударі. Вперше електризація рідини при дробленні була помічена біля водоспадів у Швейцарії 1786 року. З 1913 року явище отримало назву балоелектричного ефекту.

Підкорювач Джомолунгми Н. Тенсінг в 1953 році в районі південного сідла цієї гірської вершини на висоті 7,9 км над рівнем моря при 30 0 С і сухому вітрі до 25 м/с спостерігав сильну електризацію обледенілих брезентових наметів, вставлених одна в одну. Простір між наметами був наповнений численними електричними іскрами. Рух лавин у горах у безмісячні ночі іноді супроводжується зеленувато-жовтим світінням, завдяки чому лавини стають видимими.

Усі наелектризовані тіла притягують себе інші тіла, наприклад листочки паперу. По тяжінню не можна відрізнити електричний заряд скляної палички, потертою шовком, від заряду отриманої від ебонітової палички, потертою хутро. Адже обидві електризовані палички притягують до себе шматочки паперу.

5 учень: Шарль Дюфе (1698-1739) встановив два роду електричних взаємодій: тяжіння та відштовхування. Спочатку він встановив, що "наелектризовані тіла притягують ненаелектризовані і зараз їх відштовхують, як тільки вони наелектризуються внаслідок сусідства або зіткнення з наелектризованими тілами". Надалі він відкрив "інший принцип, загальніший і більш чудовий, ніж попередні". "Цей принцип, - продовжує Дюфе, - полягає в тому, що існує електрика двох пологів, високою відмінною один від одного: один рід я називаю "скляною" електрикою, інший -"смоляним" ... Особливість цих двох пологів електрики: відштовхувати однорідне з ним і притягувати протилежне. Так, наприклад, тіло, електризоване скляною електрикою, відштовхує всі тіла зі скляною електрикою, і, навпаки, воно притягує тіла зі смоляною електрикою. Так само смоляне відштовхує смоляне і притягує скляне”.

Отже, електричний заряд? це міра властивостей заряджених тіл взаємодіяти одне з одним.

Які види взаємодії ви знаєте? (притягнення та відштовхування)

Умовно заряди назвали позитивним (на склі потертим об шовк) та негативним (на бурштині, ебоніті, сірці, гумі потертих вовну).

Позитивний заряд у фізиці позначається +q чи q

Негативний заряд - -q

6 учень: Уявлення про позитивний і негативний заряди, було введено в 1747 Франкліном. Ебонітова паличка від електризації про шерсть та хутро заряджається негативно, бо негативним назвав заряд, що утворюється на каучуковій паличці В.Франклін. А ебоніт це каучук із великою домішкою сірки. Заряд, який утворюється на скляній паличці, потертій об шовк, Франклін назвав позитивним. Але за часів Франкліна існував лише натуральний шовк і натуральне хутро. Сьогодні часом важко відрізнити натуральний шовк і хутро від штучного. Навіть різні сорти паперу електризують ебоніт по-різному. Ебоніт набуває негативного заряду від зіткнення з вовною (хутром) і капроном, але позитивний від зіткнення з поліетиленом.

Вчитель: Давайте подивимося як взаємодіють заряджені тіла

Відеодемонстрація.

Отже, тіла, які мають електричні заряди одного знака, взаємно відштовхуються, а тіла, які мають заряди протилежного знака, притягуються взаємно. (Див. опорний конспект)

За здатністю проводити електричні заряди всі тіла поділяються на провідники та непровідники (діелектрики).

Відкрийте підручник на стор.62-63, знайдіть визначення провідників та діелектриків.

Провідники: метали, ґрунт, водні розчини або розплави електролітів.

Діелектрики: пластмаси, повітря, гази, скло, гума, шовк, фарфор, гас, капрон і т.д.

Які тіла називаються ізоляторами

Тіла, виготовлені з діелектриків, називаються - ізоляторами.

Первинний контроль:Зараз ми виконаємо невелике тестове завдання, яке перевірите самі одне в одного і одразу поставте оцінки. На виконання дається п'ять хвилин.

Варіант 1

1. Скло при терті об шовк заряджається:

• позитивно
• негативно.

2. Якщо наелектризоване тіло відштовхується від ебонітової палички, потертої об хутро, воно заряджено:

• позитивно;
• негативно.

3. Три пари легких кульок підвішені на нитках. Яка пара кульок не заряджена?

4. Яка пара кульок (див. той самий малюнок) має однойменні заряди?

5. Яка пара кульок (див. той самий малюнок) має різноіменні заряди?

Варіант 2.

1. При натиранні про хутро каучук електризується:

• позитивно;
• негативно.

2. Якщо заряджене тіло притягується до скляної палички, натертої об шовк, воно заряджене:

• позитивно;
• негативно.

3. Три пари легких кульок підвішені на нитках. Яка пара кульок має однойменні заряди?

4. Яка пара кульок має різноіменні заряди (див. той самий малюнок)?

5. Яка пара кульок не заряджена (див. той самий малюнок)?

Відповіді:

1 варіант АБАВБ

2 варіант ББАВБ

Закріплення:Послухайте прислів'я та дайте відповідь на запитання:

• Про яке фізичне явище (поняття, закон) у ньому йдеться?
• Який фізичний сенс прислів'я? Чи вірна вона з погляду фізики?
• У чому життєвий сенс цього прислів'я?

ПОЛОВИЦЯ

Як соломинка та бурштин (перська)

Що шовкова стрічка, до стіни льне (російська)

ЯКІСНІ ЗАВДАННЯ

1. Які запобіжні заходи треба вжити, щоб при переливанні бензину з однієї цистерни в іншу він не спалахнув? (Під час перевезення і при переливанні бензин електризується, може виникнути іскра, і бензин спалахне. Щоб цього не сталося, обидві цистерни та трубопровід, що з'єднує їх, заземлюють).
2. Для заземлення цистерни бензовоза до неї прикріплюють сталевий ланцюг, нижній кінець якого декількома ланками стосується землі. Чому такого ланцюга немає залізничної цистерни? (Оскільки залізнична цистерна заземлена через колеса рейки)
3. Чи може одне і тело тіло, наприклад ебонітова паличка, при терті електризуватися то негативно, то позитивно? (Може, залежно від того, чим її натирають)
4. Якщо вийняти одну капронову панчоху з іншого і тримати кожен у руці на повітрі, то вони розширюються. Чому? (При терті панчохи електризуються. Одноіменні заряди відштовхуються. Тому поверхня панчохи роздмухується.)

Електричні заряди виконують так багато корисних справ, що їх не перерахувати.

Наприклад, копчення це просочування продукту деревним димом. Частинки диму не лише надають продуктам особливого смаку, але й оберігають їх від псування. При електрокопченні частки коптильного диму заряджають позитивно, а негативних електродів приєднують, наприклад, тушки риби. Заряджені частинки диму осідають на поверхні тушки та частково поглинаються. Весь процес електрокопчення триває кілька хвилин.

Підсумок уроку. Виставлення оцінок

Навіщо одягають каблучку золоту
На палець, коли заручаються двоє?
Мене цікава діва спитала.
Не ставши перед питанням на глухий кут,
Відповів я так співрозмовниці милою:
Володіє любов електричною силою,
А золото – провідник!