Объяснение электрических явлений - Электрические явления

Цели: систематизировать и обобщить знания учащихся об электризации тел; на основании электронной теории объяснить процесс электризации тел.

Демонстрации: электризация шарика электроскопа в электрическом поле; электризация двух электроскопов в электрическом поле заряженного тела.

Ход урока

I. Проверка знаний

Проверку знаний по изученной теме можно провести либо в виде тестирования (см. раздел «Проверочные тесты» данного пособия), либо в виде самостоятельной работы: учитель заранее подготавливает карточки с разноуровневыми заданиями.

Для самостоятельной работы можно предложить следующие задания:

Уровень 1

1. Из каких частиц состоят атомы вещества?

2. Какого знака заряд имеет электрон? Протон?

Уровень 2

1. Существуют ли атомные ядра с зарядом меньшим, чем у протона?

2. Атом хлора принял один электрон. Как называется полученная частица? Какой ее заряд?

Уровень 3

1. В ядре атома азота 14 частиц, из них 7 нейтронов. Сколько протонов и электронов содержится в этом атоме?

2. Вокруг ядра атома кислорода движется 8 электронов. Сколько протонов имеет ядро атома кислорода?

Уровень 4

1. В каком из перечисленных ниже случаев можно утверждать, что мы имеем дело с двумя атомами одного и того же химического элемента:

а) в ядрах атомов одинаковое число частиц; б) в ядрах атомов одинаковое число протонов; в) в ядрах атомов одинаковое число нейтронов?

2. В результате трения о шелк стеклянной палочке был сообщен положительный заряд. Объясните, все ли атомы, из которых состоит заряженная стеклянная палочка, нейтральны? Почему? Изменилась ли масса стеклянной палочки после сообщения ей положительного заряда? Как? Почему?

II. Обобщение и систематизация изученного материала

Основная цель этого урока - обобщение ранее полученных знаний об электризации на основе электронной теории. Учащиеся на основании знаний об электроне и строении атома должны уметь объяснять электризацию тел при соприкосновении, переход части заряда с заряженного тела на незаряженное при их соприкосновении, существование проводников и изоляторов и притяжение ненаэлектризованных проводников к заряженным телам.

Прежде всего необходимо напомнить учащимся ряд положений, вытекающих из электронной теории:

- Тело нейтрально, когда сумма всех отрицательных зарядов в теле равна по абсолютному значению сумме всех положительных зарядов и тело в целом не имеет заряда.

- Тело заряжено отрицательно в том случае, если оно обладает избыточным, по сравнению с нормальным, числом электронов.

- Тело обладает положительным зарядом в том случае, если у него недостаточно электронов.

- При электризации трением заряды обоих тел равны по абсолютному значению и противоположны по знаку, ведь при электризации заряды не создаются, а только разделяются - часть отрицательных зарядов переходит с одного тела на другое.

- В металлах электроны, наиболее удаленные от ядра, могут покидать свое место и свободно двигаться между атомами. Эти электроны называются свободными электронами. Те вещества, в которых есть свободные электроны, являются проводниками.

- Во многих неметаллах (эбонит, резина, пластмасса и др.) электроны прочно удерживаются в своих атомах и не могут двигаться в электрическом поле, поэтому такие вещества являются непроводниками или диэлектриками.

Можно коллективно обсудить вопросы:

- Имеют ли электроны и ядро в атоме свое электрическое поле? (Так как ядро и электроны обладают зарядами, то вокруг этих зарядов должны существовать поля.)

- Почему же тогда атом нейтральный? (Так как величина положительного и отрицательного зарядов в атоме одинакова, то и поля, существующие вокруг этих зарядов, также будут одинаковыми по величине, но противоположными по направлению. При наложении этих полей друг на друга их действие компенсируется.)

При электризации происходит перераспределение зарядов.

Эксперимент 1

Заряжаем электрометр положительным зарядом. Соединяем проволокой, укрепленной на изолирующей ручке, стержень заряженного со стержнем незаряженного электрометра.

Объяснение. Вокруг заряда, находящегося на первом электрометре, существует электрическое поле. Это поле после соединения действует на электроны проводимости как проволоки, так и стержня второго электрометра. Часть электронов перейдет на первый. На втором будет недостаток электронов.

Эксперимент 2

Притяжение к наэлектризованной полоске диэлектриков, которые предварительно не наэлектризованы.

Объяснение. При приближении наэлектризованной полоски к бумажной гильзе, то есть к диэлектрику электрическое поле заряда полоски действует на электроны атомов бумаги, при этом форма внешних орбит электронов в атомах диэлектрика изменяется и становится вытянутой. В зависимости от знака заряда, создающего поле, электроны смещают в сторону. Поэтому на близлежащей стороне гильзы наведется заряд, противоположный заряду полоски. Внутри неоднородного диэлектрика электрическое поле будет скомпенсировано. После соприкосновения гильза заряжена одноименным знаком с палочкой и отталкивается.

Эксперимент 3

Кристаллизатор заполняем касторовым маслом, в которое подмешиваем манную крупу. Помещаем два цилиндра, соединенные с кондукторами электрофорной машины. Получаем спектр. По спектру судим о характере поля, созданного разноименными зарядами.

III. Решение задач

С целью более глубокого понимания и усвоения материала можно коллективно обсудить решения 4-5 характерных задач, например:

Задача 1

Почему незаряженные тела притягиваются к заряженным независимо от знака их заряда?

Решение: Заряженное тело создает вокруг себя электрическое поле, которое, действуя на электроны и протоны в незаряженном теле, вызывает в нем разделение зарядов (рис. 11). В результате заряженное тело 1 будет притягивать «ближнюю половину» незаряженного тела 2 и отталкивать «дальнюю». Хотя заряды «половин» тела 2 по модулю одинаковы, на «ближнюю» его половину действует более сильное поле, поскольку она находится ближе к телу 1. Вследствие этого притяжение «пересилит» отталкивание.

Задача 2

Как с помощью отрицательно заряженного металлического шарика зарядить положительно другой такой же шарик, не изменяя заряда первого шарика?

Решение: Можно поднести заряженный шарик к незаряженному, коснувшись при этом незаряженного шарика пальцем (на короткое время заземлить). В результате этого шарик приобретет положительный заряд. Заряд первого шарика останется неизменным.

Задача 3

Как с помощью отрицательно заряженного металлического шарика зарядить отрицательно другой такой же шарик, не изменяя заряда первого?

Решение: Вначале следует получить положительный заряд на каком-либо проводнике (см. предыдущую задачу). Затем поднести этот проводник к незаряженному шарику и, коснувшись его пальцем, на короткое время заземлить.

Задача 4

Как известно, одноименные заряды отталкиваются. А могут ли два одноименно заряженных тела притягиваться друг к другу?

Решение: Эффект перераспределения зарядов может привести к притяжению одноименно заряженных тел: «ближняя» сторона одного из них может изменить знак заряда (см. рис. 12). Притяжение меньшего по модулю, но ближе расположенного заряда «пересилит отталкивание большего по модулю, но более далекого заряда. Такое возможно, если тела находятся достаточно близко друг к другу и заряд одного из них во много раз превышает заряд другого.

Задача 5

Может ли тело при заземлении приобрести электрический заряд?

Решение: Да, если тело проводящее и находится во внешнем электрическом поле. Это поле вызывает перераспределение заряда (рис. 13).

Задача 6

Покажите с помощью схематических рисунков, как располагается заряд на заряженных проводящих шаре и конусе. Внешнее электрическое поле отсутствует.

Решение: Электроны располагаются равномерно по всей поверхности проводника. Поэтому в шаре заряд располагается равномерно, а в конусе самое сильное электрическое поле у вершины, где на единицу объема приходится больший заряд (рис. 14).

Для самостоятельного решения можно предложить учащимся следующие задачи:

Задача 7

Чем отличается наэлектризованное тело от не наэлектризованного с точки зрения его внутреннего строения?

Задача 8

Если телу, заряженному положительно, сообщить такой же по модулю отрицательный заряд, то тело окажется электрически нейтральным. Можно ли сказать, что заряды в этом теле исчезли?

Задача 9

Могут ли две подвешенные на нитях проводящие гильзы сначала притянуться друг к другу, а затем оттолкнуться, если до взаимодействия одна из них была заряжена, а другая - нет?

Если до взаимодействия обе были заряжены одноименно?

Если до взаимодействия обе были заряжены разноименно?

Задача 10

Полый металлический шарик поместили в сильное электрическое поле. Существует ли поле в полости?

Домашнее задание

1. § 31 учебника; ответить на вопросы к параграфу.

2. Выполнить упражнения к параграфу.