Банковское дело группа 18Сд

Занятие №10
Тема «Электризация тел. Электрические явления»
План.
1) Электризация тел
2) Природа электризации, ее виды. Закон сохранения электрического
заряда
3) Электрический заряд и его характеристики
Краткий обзор теоретического материала
1) Электризация тел
В повседневной жизни человек наблюдает огромное количество
явлений
и,
возможно,
гораздо
большее
их
количество
остаются
незамеченными. Одними из них являются электрические
явления.
Опыт показывает, что после соприкосновения и
последующего разделения двух тел из различных веществ
между этими телами обнаруживаются силы притяжения.
Например, если пластмассовой расчёской провести несколько раз по сухим
волосам или по шерстяному свитеру, то пластмасса приобретёт новое
свойство: начнёт притягивать мелкие кусочки бумаги, другие лёгкие
предметы и даже тонкие струйки воды. Таким образом, два тела –
наэлектризованное и ненаэлектризованное – всегда притягиваются. Два тела,
наэлектризованные трением друг о друга, тоже будут притягиваться. К
примеру, наэлектризовавшись трением о наше тело (при ходьбе, движениях
рук и ног), свитер или юбка притягиваются, «липнут» к телу.
Наэлектризованные тела (их также называют заряженными или
имеющими
заряд)
могут
отталкиваться. Проведем
не
только
опыт: натрём
притягиваться,
палочку
они
из
могут
и
эбонита
(вулканизированный каучук)шерстяной варежкой, а палочку из стекла –
шёлковым платком. Подвесив палочки на нитях, увидим, что эбонит и
шерсть, а также стекло и шёлк притягивают друг друга.
Теперь поменяем пары тел, видим, что эбонит и шёлк, а также стекло и
шерсть отталкивают друг друга.
Явление, наблюдаемое в этих опытах, называется электризацией
тел.
2) Природа электризации, ее виды. Закон сохранения электрического
заряда
Явление электризации тел и взаимодействие наэлектризованных тел
было обнаружено более 2000 лет тому назад, на основе гипотезы о
существовании электрических зарядов.
Как возникает электризация тел? Попытаемся выяснить. При трении
тел друг о друга электроны способны покидать свой атом и переходить на
другой. Почему это происходит? Известно, что атом состоит из ядра, внутри
которого находятся протоны и нейтроны, вокруг ядра вращаются электроны.
Поэтому при соприкосновении двух тел электрон покидает свой атом того
вещества, в котором силы притяжения ядра атома меньше, и переходит на то
вещество, в котором эти силы больше. В итоге одно тело приобретает
отрицательный заряд, а другое становится положительно заряженным.
Переход электронов от одного тела к другому, после которого
тела
приобретают
разные
знаки
зарядов,
называют электризацией
трением (см. рисунок 1).
Рисунок 1 – Переход электронов от одного тела к другому
Еще один способ электризации - электризация индукцией (от лат.
«индукцио» – наведение, возникновение). Проиллюстрируем данный способ:
(см. рисунок 2).
Рисунок 2 – Электризация индукцией
Имеются два незаряженных металлических шара (число электронов
равно числу протонов), которые касаются друг друга (а). Затем к одному из
них подносят, не касаясь его, наэлектризованную (к примеру, положительно)
палочку (б), после чего второй шар отодвигают (в). Теперь палочку можно
убрать, шары будут разноимённо заряженными. Почему в данном опыте
тела имеют разные знаки? Сначала металлические шары не были заряжены.
Поскольку палочка стеклянная, считаем её заряд положительным. Она
притягивает отрицательно заряженные частицы шаров – электроны. Поэтому
электроны «перетекает» в левую часть левого шара, и в этом месте
образуется скопление отрицательного заряда (б). Положительные ионы
металла прочно связаны друг с другом, поэтому никуда не «перетекут».
После отделения двух тел одно оказывается заряжено положительно, другое отрицательно. Все ли тела поддаются индукционной электризации?
Выясним,
как
происходит
электризация
в
древесине
и
пластмассе. Электроны в резине, древесине и пластмассе не являются
свободными, то есть не могут перетекать на другие тела. Поэтому для
электризации тел из этих веществ необходимо прибегнуть к их трению,
способствующему интенсивному отделению электронов от атомов и
переходу на другое тело.
Исходя из видов электризации тел и
свойств, можно выделить два вида веществ:
вещества,
которые
не
имеют
-
свободных
электронов, не проводят заряд от одного тела к
другому (фарфор, древесина, пластмасса), и
проводники –
тела
и
вещества
со
свободными
заряженными
частицами, которые могут перемещать заряд в другие части тела и к другим
телам (все металлы, растворы электролитов, солей, кислот, щелочей).
Существует некая особенность в распределении заряда. Обратимся к
опыту: повторим опыт по электризации индукцией иначе. Сначала те же
шары по-прежнему не заряжены (д). Поднесём палочку к шарам (е), затем
уберём её и после этого разъединим шары (ж). В итоге шары окажутся
незаряженными (з).
При поднесении положительно заряженной палочки к телам, атомы
которых электрически нейтральны (е), левый шар приобрел отрицательный
заряд, а правый – положительный. Помним, что тела с разноименными
зарядами притягиваются, что и произошло в нашем случае. Электроны
перешли с правого шара на левый. Отодвинем шары друг от друга после того
как уберем палочку (ж), отрицательный заряд снова оказался в правом шаре,
а заряд как первого, так и второго шара стал, как и вначале, нейтральным. (з)
Доказали закон
сохранения
электрического
заряда:
что
при
возникновении и переходе зарядов от одного тела к другому, алгебраическая
сумма всех зарядов замкнутой системы остается постоянной.
3) Электрический заряд и его
Электрический заряд и его характеристики
Итак, тело считается заряженным, если оно притягивает к себе более
мелкие тела. Если тело заряжено, то это значит, что ему сообщен
электрический заряд.
Электрический заряд – это физическая величина, характеризующая
свойства тел, частиц вступать в электромагнитные взаимодействия и
определять значение сил и энергии при таких взаимодействиях. Буквенное
обозначение: q.
Остановимся подробно на характеристиках заряда. Выясним, какими
характеристиками обладает заряд:
1. Носителями электрического заряда являются частицы.
2. Без частиц электрический заряд не существует, но частицы без
заряда существуют -нейтрон.
3. В 1733 г. французский учёный Ш. Дюфэ проделал опыты и
выяснил, что на электризуемых телах могут образовываться заряды только
двух родов. По знаку условно электрический заряд делится на два
вида: +q положительный (так заряжается стекло, потёртое о шёлк; шерсть,
потёртая об эбонит) и –q отрицательный (заряд шёлка при трении о стекло;
заряд эбонита при трении о шерсть).
А) Носитель отрицательного элементарного заряда – электрон.
Б) Носитель положительного элементарного заряда – протон.
4. Характер взаимодействия заряда зависит от их знаков:
А) Заряды разных знаков притягиваются.
Б)
Заряды
одинаковых
знаков
отталкиваются.
В) Если в теле имеется одинаковое
количество отрицательных и положительных
зарядов, их действие взаимно нейтрализуется, тело нейтрально. Если в двух
телах
имеется
избыток
электрических
зарядов
одного
знака,
тела
отталкиваются, или в одном теле избыток положительных зарядов, в другом
избыток отрицательных, то тела притягиваются.
5. Единица измерения заряда 1 Кулон (1Кл).
6. Элементарные заряды отличаются только знаками, модули (числом)
которых одинаковы и равны ∣e∣ = 1,6 · 10–19 Кл.
7. Чтобы узнать заряд любого тела, нужно количество частиц умножить
на величину элементарного заряда, q = N · ∣e∣.
8. Тело считается отрицательно заряженным, если в нем число
электронов больше, чем число протонов.
9. Тело считается положительно заряженным, если в нем число
протонов больше, чем число электронов.
10. Заряд
распределяется
равномерно
по
внешней
поверхности
одинаковой кривизны. Если кривизна поверхности разная, то на поверхности
с кривизной с меньшим радиусом располагается больший по величине заряд
– это используют в громоотводах, так как верхнюю часть громоотвода
делают более заостренной.
11. Электрический заряд - инвариантная физическая величина, не
зависит от скорости движения тела.
12. Силу взаимодействия двух зарядов открыл Ш. Кулон.
На основании многочисленных опытов Кулон установил следующий
закон:
Силы
взаимодействия
пропорциональны
неподвижных
произведению
модулей
зарядов
зарядов
прямо
и
обратно
закону
Ньютона:
пропорциональны квадрату расстояния между ними:
Силы
взаимодействия
подчиняются
третьему
Они являются силами отталкивания при одинаковых знаках
зарядов и силами притяжения при разных знаках (рис. 3). Взаимодействие
неподвижных электрических зарядов называют электростатическим или
кулоновским
взаимодействием.
Раздел
электродинамики,
изучающий
кулоновское взаимодействие, называют электростатикой.
Закон Кулона справедлив для точечных заряженных тел. Практически
закон Кулона хорошо выполняется, если размеры заряженных тел много
меньше расстояния между ними.
Коэффициент пропорциональности k в законе Кулона зависит от
выбора системы единиц. В Международной системе СИ за единицу заряда
принят кулон (Кл).
Кулон – это заряд, проходящий за 1 с через поперечное сечение
проводника при силе тока 1 А. Единица силы тока (ампер) в СИ является
наряду с единицами длины, времени и массы основной единицей
измерения.
Коэффициент k в системе СИ обычно записывают в виде:
где
– электрическая постоянная.
Опыт показывает, что силы кулоновского взаимодействия подчиняются
принципу суперпозиции.
Если
заряженное
несколькими
тело
заряженными
взаимодействует
телами,
то
одновременно
результирующая
с
сила,
действующая на данное тело, равна векторной сумме сил, действующих
на это тело со стороны всех других заряженных тел.
Краткие итоги урока
Подведем итоги:
- Если тело способно притягивать к себе более мелкие тела, означает,
что
оно
заряжено,
то
есть,
сообщен
заряд.
- По знаку заряд делится на два вида: положительный и отрицательный.
- Электризация тел возникает двумя способами: трением и наведением
(индукцией).
- В ходе распределения зарядов в теле выполняется закон сохранения
электрического заряда.
- Изучение электрических явлений в повседневной жизни играет
значимую роль для дальнейшего развития науки и техники.
Литература:
1.
Физика.
8
класс:
Учебник
для
общеобразовательных
учреждений/А.В. Перышкин. – М.: Дрофа, 2010.
2. Физика 7-9. Учебник. И.В.Кривченко.
3.
http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/aeeb2272-003f-d6f0-f6d8-
78e70eb9e023/00149790990641430.htm
4. Физика. Справочник. О.Ф. Кабардин. – М.: АСТ-ПРЕСС, 2010.
Для визуального оформления использовались источники:
http://allforchildren.ru/why/whatis59.php
http://ludmila10031003.blogspot.ru/2014/12/8_9.html
http://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/7241
http://www.a-rti.com/elektroizolyaczionnye_materialy
После самостоятельного изучения теоретического материала ответьте
на вопросы письменно.
1) Можно ли на концах стеклянной палочки получить одновременно
разноименные заряды?
2) Как изменяется сила, действующая на заряженную гильзу при
удалении ее от заряженного тела? Ответ обоснуйте.
3) Почему при заземлении почти весь заряд уходит в землю?
4)
При
наливании
бензина
корпус
бензовоза
при
помощи
металлического проводника обязательно соединяют с землей. Для чего это
делают?
5) Для чего нужны громоотводы?