Что такое Что такое электризация тел

Природа электризации тел. Закон сохранения заряда

Что такое Что такое электризация тел

Конспект по физике для 8 класса «Природа электризации тел. Закон сохранения заряда». ВЫ УЗНАЕТЕ: Как осуществляется электризация тел при их соприкосновении. Как передаётся заряд от одного тела к другому. Почему одни тела являются проводниками электричества, а другие — не являются. Почему возникает притяжение между заряженными и незаряженными телами. Как формулируется закон сохранения заряда.

Конспекты по физике    Учебник физики    Тесты по физике

Природа электризации тел.
Закон сохранения заряда

В обычном состоянии тела, образованные из нейтральных молекул и атомов, являются незаряженными. Каким же образом тогда осуществляется электризация тел, каков её механизм?

ЭЛЕКТРИЗАЦИЯ ТРЕНИЕМ

Для того чтобы получить заряженные тела, т. е. наэлектризовать их, нужно отделить часть отрицательного заряда от связанного с ним заряда положительного.

Например, если провести расчёской несколько раз по сухим волосам, то некоторая часть самых подвижных заряженных частиц — электронов — перейдёт с волос на расчёску и зарядит её отрицательно. Волосы при этом зарядятся положительно.

Появление заряда на расчёске обнаруживается очень просто: она начинает притягивать лёгкие предметы (кусочки бумаги, пушинки и т. д.).

При электризации трением само по себе трение не является существенным. Оно лишь способствует более тесному контакту между разнородными веществами. При таком контакте часть электронов того вещества, у которого связь электронов с ядром атома относительно слаба, переходит на другое вещество.

Аналогичное явление происходит при натирании стеклянной палочки о шёлк: электроны со стекла переходят на шёлк, в результате чего стекло оказывается заряженным положительно, а шёлк — отрицательно. Заряды тел при этом равны: сколько электронов покинуло стекло, перенеся совокупный отрицательный заряд на шёлк, столько же протонов образовало некомпенсированный положительный заряд на стекле.

Таким образом, при электризации заряды тел не создаются, они лишь перераспределяются между разнородными телами.

Но почему часть заряда переходит с наэлектризованного тела на незаряженное при их контакте?

Например, мы касаемся отрицательно заряженной расчёской бумажной гильзы, подвешенной на нити. Гильза также зарядится отрицательно и оттолкнётся от расчёски. Это происходит потому, что из-за взаимного отталкивания часть электронов с расчёски переходит на гильзу.

А как передаётся телу положительный заряд? Если прикоснуться к незаряженной гильзе стеклянной палочкой, заряженной положительно, то часть электронов с гильзы под действием сил притяжения перейдёт на палочку. В результате этого гильза зарядится положительно.

СВОБОДНЫЕ ЭЛЕКТРОНЫ

Во всех случаях электризации тел перемещаются только электроны, а положительно заряженные ионы остаются в своём прежнем положении. Хорошая проводимость ряда веществ объясняется возможностью перемещения электронов. Например, в металлах имеется часть электронов, которые могут покидать свои атомы. Эти наиболее удалённые от ядра электроны называют свободными электронами. Диэлектрики не проводят электрический заряд, так как в них очень мало свободных электронов.

ЭЛЕКТРИЗАЦИЯ ЧЕРЕЗ ВЛИЯНИЕ

Проведём следующий опыт. Приблизим к незаряженному электроскопу положительно заряженную палочку. Мы увидим, что листочки электроскопа разошлись, т. е. на них появился одноимённый заряд. Поскольку электроскоп в целом остаётся незаряженным, то на его шарике возникает равный по величине заряд, но противоположного знака. Уберём палочку. Листочки при этом опадут — разделение заряда прекратится.

Суть данного явления заключается в следующем. Когда мы подносим к электроскопу положительно заряженное тело, то свободные электроны под действием притяжения заряда будут перемещаться по стержню и накапливаться на его шарике. Листочки электроскопа при этом зарядятся положительно.

Когда же к электроскопу приближается отрицательный заряд, электроны под действием отталкивания устремляются к нижнему концу стержня. В обоих случаях концы стержня электроскопа заряжаются противоположными по знаку зарядами.

Электризацию незаряженного тела, осуществляемую без непосредственного его контакта с заряженным телом, называют электростатической индукцией или электризацией через влияние.

ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ЗАРЯДА

Общее число электронов у тел, участвующих в процессе электризации, остаётся неизменным вследствие фундаментального закона природы — закона сохранения заряда. Он формулируется так: алгебраическая сумма электрических зарядов тел остаётся постоянной:

q1 + q2 + q3 + = const.

Если одно тело при электризации приобретает положительный заряд, то второе тело приобретает равный по модулю отрицательный заряд.

Вы смотрели Конспект по физике для 8 класса «Природа электризации тел. Закон сохранения заряда».

Вернуться к Списку конспектов по физике (Оглавление).

Источник: http://xn--8-8sb3ae5aa.xn--p1ai/priroda-jelektrizacii-tel-zakon-sohranenija-zarjada/

Электризация тел. Два вида электрических зарядов. Взаимодействие электрических зарядов. Закон сохранения электрического заряда – FIZI4KA

Что такое Что такое электризация тел

ОГЭ 2018 по физике ›

1. Если стеклянную палочку потереть о шёлк или бумагу, то она приобретёт способность притягивать лёгкие тела, например бумажки, волосы и пр. Тот же эффект можно наблюдать, если поднести к лёгким предметам эбонитовую палочку, потертую о мех. Тела, которые в результате трения приобретают способность притягивать другие тела, называют наэлектризованными или заряженными, а явление приобретения телами электрического заряда называют электризацией.

Подвесив на двух нитях лёгкие шарики из фольги и коснувшись каждого из них стеклянной палочкой, потёртой о шёлк, можно увидеть, что шарики оттолкнутся друг от друга. Если потом коснуться одного шарика стеклянной палочкой, потёртой о шёлк, а другого эбонитовой палочкой, потёртой о мех, то шарики притянутся друг к другу.

Это означает, что стеклянная и эбонитовая палочки при трении приобретают заряды разных знаков, т.е. в природе существуют два рода электрических зарядов, имеющих противоположные знаки: положительный и отрицательный.

Условились считать, что стеклянная палочка, потёртая о шёлк, приобретает положительный заряд, а эбонитовая палочка, потёртая о мех, приобретает отрицательный заряд.

Из описанного опыта также следует, что заряженные тела взаимодействуют друге другом. Такое взаимодействие называют электрическим. При этом одноимённые заряды, т.е. заряды одного знака, отталкиваются друг от друга, а разноимённые заряды притягиваются друг к другу.

На явлении отталкивания одноимённо заряженных тел основано устройство электроскопа — прибора, позволяющего определить, заряжено ли данное тело (рис. 77), и электрометра, прибора, позволяющего оценить значение электрического заряда (рис. 78).

Если заряженным телом коснуться стержня электроскопа, то листочки электроскопа разойдутся, поскольку они приобретут заряд одного знака. То же произойдёт со стрелкой электрометра, если коснуться заряженным телом его стержня. При этом, чем больше заряд, тем на больший угол отклонится стрелка от стержня.

2. Из простых опытов следует, что сила взаимодействия между заряженными телами может быть больше или меньше в зависимости от величины приобретённого заряда. Таким образом, можно сказать, что электрический заряд, с одной стороны, характеризует способность тела к электрическому взаимодействию, а с другой стороны, является величиной, определяющей интенсивность этого взаимодействия.

Заряд обозначают буквой ​\( q \)​, за единицу заряда принят кулон: ​\( [q] \)​ = 1 Кл.

Если коснуться заряженной палочкой одного электрометра, а затем этот электрометр соединить металлическим стержнем с другим электрометром, то заряд, находящийся на первом электрометре, поделится между двумя электрометрами.

Можно затем соединить электрометр с ещё несколькими электрометрами, и заряд будет делиться между ними. Таким образом, электрический заряд обладает свойством делимости. Пределом делимости заряда, т.е. наименьшим зарядом, существующим в природе, является заряд электрона.

Заряд электрона отрицателен и равен 1,6·10-19 Кл. Любой другой заряд кратен заряду электрона.

3. Электрон — частица, входящая в состав атома. В истории физики существовало несколько моделей строения атома. Одна из них, позволяющая объяснить ряд экспериментальных фактов, в том числе явление электризации, была предложена Э. Резерфордом.

На основании проделанных опытов он сделал вывод о том, что в центре атома находится положительно заряженное ядро, вокруг которого по орбитам движутся отрицательно заряженные электроны. У нейтрального атома положительный заряд ядра равен суммарному отрицательному заряду электронов. Ядро атома состоит из положительно заряженных протонов и нейтральных частиц нейтронов. Заряд протона по модулю равен заряду электрона.

Если из нейтрального атома удалены один или несколько электронов, то он становится положительно заряженным ионом; если к атому присоединяются электроны, то он становится отрицательно заряженным ионом.

Знания о строении атома позволяют объяснить явление электризации трением. Электроны, слабо связанные с ядром, могут отделиться от одного атома и присоединиться к другому. Это объясняет, почему на одном теле может образоваться недостаток электронов, а на другом — их избыток. В этом случае первое тело становится заряженным положительно, а второе — отрицательно.

4. Если потереть незаряженные стеклянную и эбонитовую пластинки друг о друга и затем внести их по очереди в полый шар, надетый на стержень электрометра, то электрометр зафиксирует наличие заряда и у стеклянной, и у эбонитовой пластинки.

При этом можно показать, что пластинки будут иметь заряд противоположных знаков. Если в шар внести обе пластины стрелка электрометра останется на нуле.

Подобное можно обнаружить, если потереть эбонитовую палочку о мех: мех, так же как и палочка, будет заряжен, но зарядом противоположного знака.

В результате трения электроны перешли со стеклянной пластины на эбонитовую, и стеклянная пластина оказалась заряженной положительно (недостаток электронов), а эбонитовая отрицательно (избыток электронов). Таким образом, при электризации происходит перераспределение заряда, электризуются оба тела, приобретая равные по модулю заряды противоположных знаков.

При этом алгебраическая сумма электрических зарядов до и после электризации остаётся постоянной: ​\( q_1+q_2++q_n=const \)​.

В описанном опыте ​\( q_n \)​ алгебраическая сумма зарядов пластин до и после электризации равна нулю.

Записанное равенство выражает фундаментальный закон природы — закон сохранения электрического заряда. Как и любой физический закон, он имеет определённые границы применимости: он справедлив для замкнутой системы тел, т.е. для совокупности тел, изолированных от других объектов.

  • Примеры заданий
  • Ответы

Часть 1

1. Если массивную гирю поставить на пластину из изолятора и соединить с электрометром, а затем несколько раз ударить по ней куском меха, то гиря приобретёт отрицательный заряд и стрелка электрометра отклонится. При этом кусок меха приобретёт заряд

1) равный нулю 2) положительный, равный по модулю заряду гири 3) отрицательный, равный заряду гири

4) положительный, больший по модулю заряда гири

2. Два точечных заряда будут притягиваться друг к другу, если заряды

1) одинаковы по знаку и любые по модулю 2) одинаковы по знаку и обязательно одинаковы по модулю 3) различны по знаку, но обязательно одинаковы по модулю

4) различны по знаку и любые по модулю

3. На рисунках изображены три пары одинаковых лёгких заряженных шариков, подвешенных на шёлковых нитях. Заряд одного из шариков указан на рисунках. В каком(-их) случае(-ях) заряд второго шарика может быть отрицателен?

1) только А 2) А и Б 3) только В

4) А и В

4. Ученик во время опыта по изучению взаимодействия металлического шарика, подвешенного на шёлковой нити, с положительно заряженным пластмассовым шариком, расположенным на изолирующей стойке, зарисовал в тетради наблюдаемое явление: нить с шариком отклонилась от вертикали на угол ​\( \alpha \)​. На основании рисунка можно утверждать,что металлический шарик

1) имеет положительный заряд 2) имеет отрицательный заряд 3) не заряжен

4) либо не заряжен, либо имеет отрицательный заряд

5. Отрицательно заряженное тело отталкивает подвешенный на нити лёгкий шарик из алюминиевой фольги. Заряд шарика:

A. положителен Б. отрицателен

B. равен нулю

Верными являются утверждения:

1) только Б 2) Б и В 3) А и В

4) только В

6. Металлический шарик 1, укреплённый на длинной изолирующей ручке и имеющий заряд ​\( +q \)​, приводят поочерёдно в соприкосновение с двумя такими же изолированными незаряженными шариками 2 и 3, расположенными на изолирующих подставках.

Какой заряд в результате приобретёт шарик 2?

1) 0
2) ​\( \frac{q}{4} \)​
3) \( \frac{q}{3} \)
4) \( \frac{q}{2} \)

7. От капли, имеющей электрический заряд ​\( -2e \)​, отделилась капля с зарядом ​\( +e \)​. Каков электрический заряд оставшейся части капли?

1) \( -e \)
2) \( -3e \)
3) \( +e \)
4) \( +3e \)

8. Металлическая пластина, имевшая отрицательный заряд \( -10e \), при освещении потеряла четыре электрона. Каким стал заряд пластины?

1) \( +6e \)
2) \( +14e \)
3) \( -6e \)
4) \( -14e \)

9. К водяной капле, имевшей электрический заряд \( +5e \) присоединилась кайля с зарядом \( -6e \). Каким станет заряд объединенной капли?

1) \( +e \)
2) \( -e \)
3) \( +11e \)
4) \( -11e \)

10. На рисунке изображены точечные заряженные тела. Тела А и Б имеют одинаковый отрицательный заряд, а тело В равный им по модулю положительный заряд. Каковы модуль и направление равнодействующей силы, действующей на заряд Б со стороны зарядов А и В?

1) ​\( F=F_А+А_В \)​; направление 2
2) \( F=F_А-А_В \); направление 2
3) \( F=F_А+А_В \); направление 1
4) \( F=F_А-А_В \); направление 1

11. Из перечня приведённых ниже высказываний выберите два правильных и запишите их номера в таблицу.

1) Сила взаимодействия между электрическими зарядами тем больше, чем больше расстояние между ними. 2) При электризации трением двух тел их суммарный заряд равен нулю. 3) Сила взаимодействия между электрическими зарядами тем больше, чем больше заряды. 4) При соединении двух заряженных тел их общий заряд будет меньше, чем алгебраическая сумма их зарядов до соединения.

5) При трении эбонитовой палочки о мех заряд приобретает только эбонитовая палочка.

12. В процессе трения о шёлк стеклянная линейка приобрела положительный заряд. Как при этом изменилось количество заряженных частиц на линейке и шёлке при условии, что обмен атомами при трении не происходил? Установите соответствие между физическими величинами и их возможными изменениями при этом. Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами. Цифры в ответе могут повторяться.

ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА A) количество протонов на шёлке Б) количество протонов на стеклянной линейке

B) количество электронов на шёлке

ХАРАКТЕР ИЗМЕНЕНИЯ 1) увеличилась 2) уменьшилась

3) не изменилась

Ответы

Источник: https://fizi4ka.ru/ogje-2018-po-fizike/jelektrizacija-tel-dva-vida-jelektricheskih-zarjadov-vzaimodejstvie-jelektricheskih-zarjadov-zakon-sohranenija-jelektricheskogo-zarjada.html

Электрический заряд

Что такое Что такое электризация тел

Автор статьи — профессиональный репетитор, автор учебных пособий для подготовки к ЕГЭ Игорь Вячеславович Яковлев

Темы кодификатора ЕГЭ: электризация тел, взаимодействие зарядов, два вида заряда, закон сохранения электрического заряда

Электромагнитные взаимодействия принадлежат к числу наиболее фундаментальных взаимодействий в природе. Силы упругости и трения, давление газа и многое другое можно свести к электромагнитным силам между частицами вещества. Сами электромагнитные взаимодействия уже не сводятся к другим, более глубоким видам взаимодействий.

Столь же фундаментальным типом взаимодействия является тяготение — гравитационное притяжение любых двух тел. Однако между электромагнитными и гравитационными взаимодействиями имеется несколько важных отличий.

1. Участвовать в электромагнитных взаимодействиях могут не любые, а только заряженные тела (имеющие электрический заряд).

2. Гравитационное взаимодействие — это всегда притяжение одного тела к другому. Электромагнитные взаимодействия могут быть как притяжением, так и отталкиванием.

3. Электромагнитное взаимодействие гораздо интенсивнее гравитационного. Например, сила электрического отталкивания двух электронов в раз превышает силу их гравитационного притяжения друг к другу.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  В чем разница между КВ и Квт

Каждое заряженное тело обладает некоторой величиной электрического заряда . Электрический заряд — это физическая величина, определяющая силу электромагнитного взаимодействия между объектами природы. Единицей измерения заряда является кулон (Кл).

Два вида заряда

Поскольку гравитационное взаимодействие всегда является притяжением, массы всех тел неотрицательны. Но для зарядов это не так. Два вида электромагнитного взаимодействия — притяжение и отталкивание — удобно описывать, вводя два вида электрических зарядов: положительные и отрицательные.

Заряды разных знаков притягиваются друг к другу, а заряды разных знаков друг от друга отталкиваются. Это проиллюстрировано на рис. 1; подвешенным на нитях шарикам сообщены заряды того или иного знака.

Рис. 1. Взаимодействие двух видов зарядов

Повсеместное проявление электромагнитных сил объясняется тем, что в атомах любого вещества присутствуют заряженные частицы: в состав ядра атома входят положительно заряженные протоны, а по орбитам вокруг ядра движутся отрицательно заряженные электроны.

Заряды протона и электрона равны по модулю, а число протонов в ядре равно числу электронов на орбитах, и поэтому оказывается, что атом в целом электрически нейтрален.

Вот почему в обычных условиях мы не замечаем электромагнитного воздействия со стороны окружающих тел: суммарный заряд каждого из них равен нулю, а заряженные частицы равномерно распределены по объёму тела.

Но при нарушении электронейтральности (например, в результате электризации) тело немедленно начинает действовать на окружающие заряженные частицы.

Почему существует именно два вида электрических зарядов, а не какое-то другое их число, в данный момент не известно. Мы можем лишь утверждать, что принятие этого факта в качестве первичного даёт адекватное описание электромагнитных взаимодействий.

Заряд протона равен Кл. Заряд электрона противоположен ему по знаку и равен Кл. Величина

Кл

называется элементарным зарядом. Это минимальный возможный заряд: свободные частицы с меньшей величиной заряда в экспериментах не обнаружены. Физика не может пока объяснить, почему в природе имеется наименьший заряд и почему его величина именно такова.

Заряд любого тела всегда складывается из целого количества элементарных зарядов:

Если , то тело имеет избыточное количество электронов (по сравнению с количеством протонов). Если же , то наоборот, у тела электронов недостаёт: протонов на больше.

Электризация тел

Чтобы макроскопическое тело оказывало электрическое влияние на другие тела, его нужно электризовать. Электризация — это нарушение электрической нейтральности тела или его частей. В результате электризации тело становится способным к электромагнитным взаимодействиям.

Один из способов электризовать тело — сообщить ему электрический заряд, то есть добиться избытка в данном теле зарядов одного знака. Это несложно сделать с помощью трения.

Так, при натирании шёлком стеклянной палочки часть её отрицательных зарядов уходит на шёлк. В результате палочка заряжается положительно, а шёлк — отрицательно. А вот при натирании шерстью эбонитовой палочки часть отрицательных зарядов переходит с шерсти на палочку: палочка заряжается отрицательно, а шерсть — положительно.

Данный способ электризации тел называется электризацией трением. С электризацией трением вы сталкиваетесь всякий раз, когда снимаете свитер через голову ;-)

Другой тип электризации называется электростатической индукцией, или электризацией через влияние. В этом случае суммарный заряд тела остаётся равным нулю, но перераспределяется так, что в одних участках тела скапливаются положительные заряды, в других — отрицательные.

Рис. 2. Электростатическая индукция

Давайте посмотрим на рис. 2. На некотором расстоянии от металлического тела находится положительный заряд . Он притягивает к себе отрицательные заряды металла (свободные электроны), которые скапливаются на ближайших к заряду участках поверхности тела. На дальних участках остаются нескомпенсированные положительные заряды.

Несмотря на то, что суммарный заряд металлического тела остался равным нулю, в теле произошло пространственное разделение зарядов. Если сейчас разделить тело вдоль пунктирной линии, то правая половина окажется заряженной отрицательно, а левая — положительно.

Наблюдать электризацию тела можно с помощью электроскопа. Простой электроскоп показан на рис. 3 (изображение с сайта en.wikipedia.org).

Рис. 3. Электроскоп

Что происходит в данном случае? Положительно заряженная палочка (например, предварительно натёртая) подносится к диску электроскопа и собирает на нём отрицательный заряд. Внизу, на подвижных листочках электроскопа, остаются нескомпенсированные положительные заряды; отталкиваясь друг от друга, листочки расходятся в разные стороны. Если убрать палочку, то заряды вернутся на место и листочки опадут обратно.

Явление электростатической индукции в грандиозных масштабах наблюдается во время грозы. На рис. 4 мы видим идущую над землёй грозовую тучу.

Рис. 4. Электризация земли грозовой тучей

Внутри тучи имеются льдинки разных размеров, которые перемешиваются восходящими потоками воздуха, сталкиваются друг с другом и электризуются. При этом оказывается, что в нижней части тучи скапливается отрицательный заряд, а в верхней — положительный.

Отрицательно заряженная нижняя часть тучи наводит под собой на поверхности земли заряды положительного знака. Возникает гигантский конденсатор с колоссальным напряжением между тучей и землёй. Если этого напряжения будет достаточно для пробоя воздушного промежутка, то произойдёт разряд — хорошо известная вам молния.

Закон сохранения заряда

Вернёмся к примеру электризации трением — натирании палочки тканью. В этом случае палочка и кусок ткани приобретают равные по модулю и противоположные по знаку заряды. Их суммарный заряд как был равен нулю до взаимодействия, так и остаётся равным нулю после взаимодействия.

Мы видим здесь закон сохранения заряда, который гласит: в замкнутой системе тел алгебраическая сумма зарядов остаётся неизменной при любых процессах, происходящих с этими телами:

Замкнутость системы тел означает, что эти тела могут обмениваться зарядами только между собой, но не с какими-либо другими объектами, внешними по отношению к данной системе.

При электризации палочки ничего удивительного в сохранении заряда нет: сколько заряженных частиц ушло с палочки — столько же пришло на кусок ткани (или наоборот). Удивительно то, что в более сложных процессах, сопровождающихся взаимными превращениями элементарных частиц и изменением числа заряженных частиц в системе, суммарный заряд всё равно сохраняется!

Например, на рис. 5 показан процесс , при котором порция электромагнитного излучения (так называемый фотон) превращается в две заряженные частицы — электрон и позитрон . Такой процесс оказывается возможным при некоторых условиях — например, в электрическом поле атомного ядра.

Рис. 5. Рождение пары электрон–позитрон

Заряд позитрона равен по модулю заряду электрона и противоположен ему по знаку. Закон сохранения заряда выполнен! Действительно, в начале процесса у нас был фотон, заряд которого равен нулю, а в конце мы получили две частицы с нулевым суммарным зарядом.

Закон сохранения заряда (наряду с существованием наименьшего элементарного заряда) является на сегодняшний день первичным научным фактом. Объяснить, почему природа ведёт себя именно так, а не иначе, физикам пока не удаётся. Мы можем лишь констатировать, что эти факты подтверждаются многочисленными физическими экспериментами.

Источник: https://ege-study.ru/ru/ege/materialy/fizika/elektricheskij-zaryad/

§ 1.1. Заряженные тела. Электризация тел

      

  • Мы вначале рассмотрим наиболее простой случай, когда электрически заряженные тела неподвижны. Раздел электродинамики, посвященный изучению покоящихся электрически заряженных тел, называют электростатикой.
  • Каким образом макроскопические тела приобретают электрический заряд? Об этом сейчас будет рассказано.

Заряд макроскопического тела

В электродинамике, созданной Максвеллом, рассматриваются электромагнитные взаимодействия не отдельных заряженных элементарных частиц, а макроскопических тел.

Макроскопические тела, как правило, электрически нейтральны. Нейтрален атом любого вещества, так как число электронов в нем равно числу протонов в ядре. Положительно и отрицательно заряженные частицы связаны друг с другом электрическими силами и образуют нейтральные системы.

Тело больших размеров заряжено в том случае, когда оно содержит избыточное количество элементарных частиц с одним знаком заряда. Отрицательный заряд тела обусловлен избытком электронов по сравнению с протонами, а положительный заряд — их недостатком.

Как происходит электризация тел?

Наэлектризовать тела с помощью трения очень просто. А вот объяснить, как это происходит, оказалось очень непростой задачей. На протяжении многих десятков лет давалось, да и сейчас дается следующее объяснение. При электризации тел важен тесный контакт между ними. Электрические силы удерживают электроны внутри тела.

Но для разных веществ эти силы различны. При тесном контакте небольшая часть электронов того вещества, у которого связь электронов с телом относительно слаба, переходит на другое тело. Перемещения электронов при этом не превышают размеров межатомных расстояний (10-8 см).

Но если тела разъединить, то оба они окажутся заряженными.

Так как поверхности тел никогда не бывают идеально гладкими, то необходимый для перехода тесный контакт между телами устанавливается только на небольших участках поверхностей. При трении тел друг о друга число участков с тесным контактом увеличивается, и тем самым увеличивается общее число заряженных частиц, переходящих от одного тела к другому.

Однако в последнее время это объяснение электризации трением стало вызывать возражения. Не ясно, как в таких не проводящих ток веществах (изоляторах), как эбонит, плексиглас и другие, могут перемещаться электроны. Они ведь связаны в нейтральных молекулах. Сотрудниками физико-технического института в Санкт-Петербурге было предложено другое объяснение.

Для ионного кристалла LiF (изолятора) это объяснение выглядит так. При образовании кристалла возникают различного рода дефекты, в частности вакансии — незаполненные места в узлах кристаллической решетки. Если число вакансий для положительных ионов лития и отрицательных — фтора неодинаково, то кристалл окажется при образовании заряженным по объему.

Но заряд в целом не может сохраняться у кристалла долго. В воздухе всегда имеется некоторое количество ионов, и кристалл будет их вытягивать из воздуха до тех пор, пока заряд кристалла не нейтрализуется слоем ионов на его поверхности. У разных изоляторов объемные заряды различны, и поэтому различны заряды поверхностных слоев ионов.

При трении поверхностные слои ионов перемешиваются, и при разъединении изоляторов каждый из них оказывается заряженным.

А могут ли электризоваться при трении два одинаковых изолятора, например те же кристаллы LiF? Если они имеют одинаковые собственные объемные заряды, то нет. Но они могут иметь и различные собственные заряды, если условия кристаллизации были разными и появилось разное число вакансий.

Как показал опыт, электризация при трении одинаковых кристаллов рубина, янтаря и др. действительно может происходить.

Однако приведенное объяснение вряд ли правильно во всех случаях. Если тела состоят, к примеру, из молекулярных кристаллов, то появление вакансий у них не должно приводить к заряжению тела.

Таким образом, мы видим, что такое простое, казалось бы, явление, как электризация трением, содержит немало загадочного.

Электризация тел и ее применение в технике

Значительная электризация происходит при трении синтетических тканей. Снимая нейлоновую рубашку в сухом воздухе, можно слышать характерное потрескивание. Между заряженными участками трущихся поверхностей проскакивают маленькие искорки.

С подобным явлением приходится считаться на производстве. Так, нити пряжи на текстильных фабриках электризуются за счет трения, притягиваются к веретенам и рвутся. Пряжа притягивает пыль и загрязняется.

Поэтому необходимо принимать различные меры против электризации нитей.

Разматывая в типографии большие рулоны бумаги, рабочие надевают резиновые перчатки, чтобы предохранить себя от электрических разрядов, возникающих между наэлектризованной бумагой и руками.

Большие электрические заряды накапливаются при трении шин об асфальт при сухой погоде. Возникает опасность проскакивания искры. Поэтому сзади машин — цистерн для горючего — прикрепляют металлические цепи, волочащиеся по дороге. Иногда даже легковые машины снабжены эластичной лентой из проводяш;ей резины.

За счет электризации трением работает обычная электростатическая машина.

Явление электризации тел при тесном контакте используется в современных электрокопировальных установках (типа «Эра», «Ксерокс» и др.).

Так, в одной из этих установок черный смоляной порошок перемешивается с мельчайшими стеклянными шариками. При этом шарики заряжаются положительно, а частицы порошка — отрицательно. Вследствие притяжения они покрывают поверхность шариков тонким слоем.

Копируемый текст или чертеж проецируется на тонкую селеновую пластину, поверхность которой заряжена положительно. Пластина покоится на отрицательно заряженной металлической поверхности.

Под действием света пластина разряжается, и положительный заряд остается лишь на участках, соответствующих темным местам изображения. Затем пластина покрывается тонким слоем шариков. Благодаря притяжению разноименных зарядов смоляной порошок притягивается к положительно заряженным участкам пластины.

После этого шарики стряхивают и, плотно прижав к пластине лист бумаги, получают на ней отпечаток. Отпечаток закрепляют с помош;ью нагревания.

Макроскопическое тело электрически заряжено в том случае, если оно содержит, избыточное количество элементарных частиц с одним знаком заряда. Отрицательный заряд тела обусловлен избытком электронов по сравнению с протонами, а положительный — недостатком электронов.

Вопросы для самопроверки

  1. Эбонитовая палочка при электризации зарядилась отрицательно. Осталась ли неизменной масса палочки?
  2. Известно, что стеклянная палочка, потертая о пхелк, заряжается положительно.

    Определите экспериментально знак заряда пластмассовой ручки, потертой о шерсть.

* Здесь и в дальнейшем для краткости мы часто будем говорить о зарядах, перемещении зарядов и т. д.

В действительности же при этом имеются в виду заряженные тела (или частицы), перемещение заряженных частиц и т. д., так как заряда без частицы не существует.

Источник: https://tepka.ru/fizika_10-11/2.html

Закон сохранения электрических зарядов

Многие физические явления, наблюдаемые в природе и окружающей нас жизни, не могут быть объяснены только на основе законов механики, молекулярно-кинетической теории и термодинамики. В этих явлениях проявляются силы, действующие между телами на расстоянии, причем эти силы не зависят от масс взаимодействующих тел и, следовательно, не являются гравитационными. Эти силы называют электромагнитными силами.

Закон сохранения электрического заряда

В обычных условиях микроскопические тела являются электрически нейтральными, потому что положительно и отрицательно заряженные частицы, которые образуют атомы, связаны друг с другом электрическими силами и образуют нейтральные системы. Если электрическая нейтральность тела нарушена, то такое тело называется наэлектризованное тело. Для электризации тела необходимо, чтобы на нём был создан избыток или недостаток электронов или ионов одного знака.

Способы электризации тел, которые представляют собой взаимодействие заряженных тел, могут быть следующими:

  1. Электризация тел при соприкосновении. В этом случае при тесном контакте небольшая часть электронов переходит с одного вещества, у которого связь с электроном относительно слаба, на другое вещество.
  2. Электризация тел при трении. При этом увеличивается площадь соприкосновения тел, что приводит к усилению электризации.
  3. Влияние. В основе влияния лежит явление электростатической индукции, то есть наведение электрического заряда в веществе, помещённом в постоянное электрическое поле.
  4. Электризация тел под действием света. В основе этого лежит фотоэлектрический эффект, или фотоэффект, когда под действием света из проводника могут вылетать электроны в окружающее пространство, в результате чего проводник заряжается.

Многочисленные опыты показывают, что когда имеет место электризация тела, то на телах возникают электрические заряды, равные по модулю и противоположные по знаку.

Отрицательный заряд тела обусловлен избытком электронов на теле по сравнению с протонами, а положительный заряд обусловлен недостатком электронов.

Когда происходит электризация тела, то есть когда отрицательный заряд частично отделяется от связанного с ним положительного заряда, выполняется закон сохранения электрического заряда. Закон сохранения заряда справедлив для замкнутой системы, в которую не входят извне и из которой не выходят наружу заряженные частицы.

Закон сохранения электрического заряда формулируется следующим образом:

В замкнутой системе алгебраическая сумма зарядов всех частиц остаётся неизменной:

q1 + q2 + q3 + + qn = const

где
q1, q2 и т.д. – заряды частиц.

Определения

Элементарные частицы могут иметь эл. заряд, тогда они называются заряженными;

Элементарные частицы — взаимодействуют друг с другом с силами, которые зависят от расстояния между частицами, но превышают во много раз силы взаимного тяготения (это взаимодействие называется электромагнитным).

Электрический заряд — физическая величина, определяет интенсивность электромагнитных взаимодействий.

Существует 2 знака эл.зарядов:

  • положительный
  • отрицательный

Частицы с одноименными зарядами отталкиваются, с разноименными — притягиваются. Протон имеет положительный заряд, электрон — отрицательный, нейтрон — электрически нейтрален.

Элементарный заряд — минимальный заряд, разделить который невозможно.

Чем объяснить наличие электромагнитных сил в природе? — в состав всех тел входят заряженные частицы.

В обычном состоянии тела электрически нейтральны (т.к. атом нейтрален), и электромагнитные силы не проявляются.

Тело заряжено, если имеет избыток зарядов какого-либо знака:

  • отрицательно заряжено — если избыток электронов;
  • положительно заряжено — если недостаток электронов.

Электризация тел — это один из способов получения заряженных тел, например, соприкосновением).

При этом оба тела заряжаются , причем заряды противоположны по знаку, но равны по модулю.

Взаимодействие электрически заряженных тел

Взаимодействие тел, имеющих заряды одинакового или разного знака, можно продемонстрировать на следующих опытах. Наэлектризуем эбонитовую палочку трением о мех и прикоснёмся ею к металлической гильзе, подвешенной на шёлковой нити.

На гильзе и эбонитовой палочке распределяются заряды одного знака (отрицательные заряды). Приближая заряженную отрицательно эбонитовую палочку к заряженной гильзе, можно увидеть, что гильза будет отталкиваться от палочки (рис. 1.1).

Если теперь поднести к заряженной гильзе стеклянную палочку, потёртую о шёлк (положительно заряженную), то гильза будет к ней притягиваться (рис. 1.2).

Закон сохранения электрического заряда на практике

Возьмём два одинаковых электрометра и один из них зарядим (рис. 2.1). Его заряд соответствует 6 делениям шкалы.

Если соединить эти электрометры стеклянной палочкой, то никаких изменений не произойдёт. Это подтверждает тот факт, что стекло является диэлектриком. Если же для соединения электрометров использовать металлический стержень А (рис. 2.

2), держа его за не проводящую электричество ручку В, то можно заметить, что первоначальный заряд разделится на две равные части: половина заряда перейдёт с первого шара на второй. Теперь заряд каждого электрометра соответствует 3 делениям шкалы.

Таким образом, первоначальный заряд не изменился, он только разделился на две части.

Если заряд передать от заряженного тела к незаряженному телу такого же размера, то заряд разделится пополам между двумя этими телами. Но если второе, незаряженное тело, будет больше, чем первое, то на второе перейдёт больше половины заряда. Чем больше тело, которому передают заряд, тем большая часть заряда на него перейдёт.

Но общая сумма заряда при этом не изменится. Таким образом, можно утверждать, что заряд сохраняется. Т.е. выполняется закон сохранения электрического заряда.

Электрические заряды не существуют сами по себе, а являются внутренними свойствами элементарных частиц – электронов, протонов и др.

       Опытным путем в 1914 г. американский физик Р. Милликен показал что электрический заряд дискретен. Заряд любого тела составляет целое кратное от элементарного электрического заряда e = 1.6 × 10-19 Кл.

В реакции образования электронно-позитронной пары действует закон сохранения заряда.

qэлектрона + qпозитрона = 0.

Позитрон — элементарная частица, имеющая массу, приблизительно равную массе электрона; заряд позитрона положительный и равен заряду электрона.

На основании закона сохранения электрического заряда объясняется электризация макроскопических тел.

Как известно, все тела состоят из атомов, в состав которых входят электроны и протоны. Количество электронов и протонов в составе незаряженного тела одинаковое. Поэтому такое тело не проявляет электрического действия на другие тела. Если же два тела находятся в тесном контакте (при натирании, сжатии, ударе и т.п.), то электроны, связанные с атомами значительно слабее, чем протоны, переходят с одного тела на другое.

Тело, на которое перешли электроны, будет иметь их избыток. Согласно закону сохранения электрический заряд этого тела будет равняться алгебраической сумме положительных зарядов всех протонов и зарядов всех электронов. Этот его заряд будет отрицательным и по значению равным сумме зарядов избыточных электронов.

У тела с излишком электронов отрицательный заряд.

Тело, утратившее электроны, будет иметь положительный заряд, модуль которого бу­дет равен сумме зарядов электронов, поте­рянных телом.

У тела, имеющего положитель­ный заряд, электронов мень­ше, чем протонов.

Электрический заряд не изме­няется при переходе тела в другую систему отсчета.

Законы сохраненияФормулы Физика Теория 8 класс Закон Динамика Механика

Источник: https://calcsbox.com/post/zakon-sohranenia-elektriceskih-zaradov.html

Урок физики в 8 классе на тему

Муниципальное казенное общеобразовательное учреждение –

Кизилюртовского района, Республика Дагестан.

Комсомольская средняя общеобразовательная школа

Гаджиев Магомед Гаджиевич, учитель физики

Урок в 8 д классе

Разработка урока по физике

Тема: «Электризация тел».

8 класс.

Тема: «Электризация тел».

Цели и задачи:

Образовательные:

  1. зарождения учения об электричестве;

  2. понятия «электрический заряд», «электризация тел», «два рода зарядов»

  3. обнаруживать электрические заряды на телах, потертых друг о друга, охарактеризовать взаимодействие заряженных тел;

  4. как определить знак заряда наэлектризованного тела;

  5. знать и объяснять практическое значение электризации.

Воспитательные:

  1. воспитывать ответственное отношение к здоровью.

Развивающие:

  1. развивать интерес к физике, формирование ценности здорового и безопасного образа жизни;

  2. ознакомить с краткими историческими сведениями изучения электрических зарядов.

Демонстрации:

В Древней Греции, в красивом городе жила красавица дочка философа Фалеса Милетского. И, вот однажды вечером к нему подходит его любимая дочь. Объясни, почему у меня путаются нити, когда я работаю с янтарным веретеном, к пряже прилипают пыль, соломинки.

Фалес берет веретено, потирает его и видит маленькие искорки.

— Правду говорят: “Гром не грянет — мужик не перекрестится”. А какой же гром без молнии? Сколько же миллионов раз должна сверкнуть молния, чтобы мужик наконец-то задумался: а что же это такое?

  • Между натертым янтарным веретеном, притягивающим предметы, и молнией, казалось бы ничего общего?
  • Что общего между этими двумя ситуациями?

+ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

+ .

  • К концу этого урока вы должны научиться объяснить, что такое электрический заряд и электризация, какие виды зарядов существуют, как взаимодействуют друг с другом заряженные тела.

Рассмотрим сначала происхождение термина “электричество”

История развития электричества начинается с Фалеса Милетского. Вначале, свойство притягивать мелкие предметы приписывалось только янтарю (окаменевшая смола хвойных деревьев). От названия которого произошло слово электричество, т. к греч. elektron—янтарь. (запись на доске)

— Об электризации тел вспомнили только XVI века и начале XVII века. Английский врач и естествоиспытатель Ульям Гильберт(1544—1603) выяснил, что при трении могут электризоваться не только янтарь но и многие другие вещества. Он был одним из первых ученых, утвердивших опыт, эксперимент как основу исследования.

Гильберт установил, что способностью притягивать обладают многие тела, “не только созданные природой, но и искусственно приготовленные”. Он показал, что при трении электризуется не только янтарь, но и многие другие вещества: алмаз, сапфир, сургуч и что притягивают они не только соломинки, но и металлы, дерево, листья, камешки, комки земли и даже воду и масло. Однако он нашел, что многие тела “не притягиваются и не возбуждаются никакими натираниями”.

К числу их относится ряд драгоценных камней и металлы: “серебро, золото, медь, железо, также любой магнит”. Тела обнаруживающие способность притяжения, Гильберт назвал электрическими, тела не обладающие такой способностью, — неэлектрическими.

+ В каком веке уже было известно о притягивании предметов?

Укажите шифр правильного ответа Номера вопросов Вариант 1

  • Какое же все таки красивое явление –электризация! Но несмотря на всю красоту этого явления, оно иногда приносит вред: если в одних случаях это просто неудобство и неприятные ощущения, то в других случаях электризация может привести к катастрофе!
  • Например в типографских машинах электризация бумаги вызывает её свёртывание и брак при печати. При этом возникают искры, которые могут вызвать пожар. Чтобы избежать это явление типографические машины необходимо заземлять
  • Водители бензовозов постоянно подвержены опасности: во время закачивания, перевозке горючего. Горючее трется о корпус бензовоза или трубопровода и происходит накапливание заряда. При малейшей искре может произойти взрыв. К бензовозу закрепляют металлическую цепь
  • В текстильной промышленности происходит трение нитей об детали машины, при этом электризация может вызвать пожар.
  • Как вы думаете как можно решить эту проблему?
  • Какие меры предосторожности надо принять, чтобы при переливании бензина из одной цистерны в другую он не воспламенился? (Во время перевозки и при переливании бензин электризуется, может возникнуть искра, и бензин вспыхнет. Чтобы этого не произошло, обе цистерны и соединяющий их трубопровод заземляют).
  • Электрические заряды выполняют так много полезных дел, что всех их и не перечислить.
  • Например, копчение — это пропитывание продукта древесным дымом. Частицы дыма не только придают продуктам особый вкус, но и предохраняют их от порчи. При электрокопчении частицы коптильного дыма заряжают положительно, а к отрицательным электродам подсоединяют, например, тушки рыбы. Заряженные частицы дыма оседают на поверхности тушки и частично поглощаются. Весь процесс электрокопчения продолжается несколько минут.
  • На птицефабриках, с целью уменьшения запыленностей помещений используют электрофильтры.
  • Для качественной покраски кузова автомобиля используют электризацию: краску при этом заряжают одним знаком, а кузов автомобиля – другим. При этом краска ложится равномерно, экономно.
  • На хлебобулочном заводе в специальных камерах производят замеску теста: муку заряжают одним знаком заряда, а воду, смешанную с дрожжами, другим. Тесто, конечно, получается без комочков.
  • Выдается детям готовые таблицы:
  • И так, ребята! Наш урок подходит к концу. Как вы думаете, что на уроке у вас получилось? Что запомнилось? Что вызвало затруднение?

V. Домашнее задание

Источник: https://infourok.ru/urok-fiziki-v-klasse-na-temu-elektrizaciya-tel-3711608.html

Задания по теме «Электризация тел. Электрический заряд. Элементарный заряд»

1.1. Если заряженнуюстеклянную палочку держать вблизи концаизолированного металлического стержня,то электроны, в нем находящиеся, соберутсяу одного из его концов. Почему же движениеэлектронов прекращается, несмотря нато, что в металлическом стержне ихимеется бесчисленное множество?

1.2 Величинаэлементарного электрического заряда(квант заряда) равна .Существует ли соответствующий ему квантмассы?

1.3. Следует ли иззакона сохранения заряда, что суммарныезаряды всех положительно и всехотрицательно заряженных частиц должны,каждый в отдельности, сохраняться?

1.4. Положительнозаряженная стеклянная палочка притягиваетподвешенное на нити тело. Можно лиутверждать, что тело заряжено отрицательно?

Решение задач

1.1. В случае, еслипалочка заряжена положительно, тоэлектроны начнут собираться около концастержня, ближайшего к палочке (электронынесут отрицательный заряд). Как толькосила притяжения со стороны палочкиуравновесится силой взаимного отталкиванияэлектронов, движение электроновпрекратится.

1.2. Нет, не существует.

1.3. Закон сохраненияэлектрического заряда не утверждает,что суммарные заряды всех положительнозаряженных и всех отрицательно заряженныхчастиц должны, каждый в отдельности,сохраняться.

Если, например, в электрическиизолированной системе происходитионизация атома, то возникают двечастицы: положительно заряженный иони отрицательно заряженный электрон.

Как суммарно положительный, так исуммарно отрицательный заряды при этомувеличиваются, полный же электрическийзаряд остается неизменным. Всегдасохраняется разность между общим числомвсех положительных и всех отрицательныхэлементарных зарядов.

1.4. Нет, так как инезаряженное тело будет притягиватьсяк положительно заряженной палочке.

Задания по теме «Точечный заряд. Закон Кулона»

2.1. Как формула учитывает то факт, что заряды притягиваютсяили отталкиваются?

2.2. Какой должнабыть масса протона, чтобы силагравитационного притяжения между двумяпокоящимися протонами по величинесовпадала с силой их электрическогоотталкивания? Каково отношение этоймассы к обычной массе протона?

2.3. Будет лиустойчивым положение равновесияточечного заряда, находящегося посерединемежду двумя другими одинаковыми точечнымизарядами. Рассмотрите случай, когдазаряд, находящийся посередине,противоположен по знаку двум другимзарядам, и когда он того же знака, что идва других.

2.4. Какой физическийсмысл имеет формула ,где– радиус – вектор точки, в которойнаходится заряд?

2.5. Какой физическийсмысл имеет выражение ,где– радиус – вектор точки, в которойнаходится заряд?Чему равно это выражение?

§ 1. Электризация тел и электрический заряд

1. Электризацией называют процесс сообщения телу электрического заряда.

2. От какого греческого слова происходит термин «электричество»?

2. От греческого слова «электрон», которое по-русски обозначает янтарь.

3. Одно или оба тела электризуются при трении?

3. При трении электризуются оба тела.

4. Какие два рода электрических зарядов существуют в природе? Из каких опытов следует, что их действительно два?

4. Существуют 2 вида заряда: «+» и «-». Опыты, свидетельствующие об этом: взаимодействие эбонитовой палочки, натёртой об мех с такой же эбонитовой палочкой и стеклянной палочкой, натёртой о шелк.

5. Сформулируйте правило, описывающее характер взаимодействия заряженных тел.

5. Одинаково заряженные тела отталкиваются, по-разному заряженные — притягиваются.

6. Кусочек дерева потерли о шелк. Какие заряды (по знаку) появились на кусочке дерева и какие на шелке?

6. На дереве появились заряды со знаком «+», на шелке — со знаком «-».

7. Как называется единица заряда?

7. Единица заряда в СИ называется кулон.

8. Выполнив экспериментальные задания, опишите опыты, изображенные на рисунке 6.

8. Эти опыты подробно описаны в учебнике (одноименные заряды отталкиваются, разноименные — притягиваются)

В результате опытов по электризации было установлено, что все вещества можно расположить в ряды, в которых предыдущее тело электризуется при трении о последующее тело положительно, а последующее при этом — отрицательно. Вот, например, один из таких рядов: кроличий мех, стекло, кварц, шерсть, шелк, хлопок, дерево, янтарь, каучук.

Описанные выше опыты показывают, что характер взаимодействия заряженных тел подчиняется простому правилу: тела, имеющие электрические заряды одинакового знака, взаимно отталкиваются, а тела, имеющие заряды противоположного знака, взаимно притягиваются. Более кратко это правило формулируют так: одноименные заряды отталкиваются друг от друга, а разноименные притягиваются.

Источник: https://5terka.com/node/6692

Урок физики в 8 классе по теме «Электризация тел. Два рода зарядов. Взаимодействие заряженных тел»

Урок по технологии модерации по УМК Перышкина А.В. в 8 классе.

Реализация системно-деятельностного подхода в преподавании физики предполагает использование различных методов и приемов, направленных на деятельность ученика. Урок «Электризация тел. Два рода зарядов. Взаимодействие заряженных тел» по УМК Перышкина А.В. в 8 классе построен с применением технологии модерации.

Тип урока:урок изучения новых знаний.

Цель урока: формирование у учащихся способностей к структурированию и систематизации понятий электризация тел, два рода зарядов, взаимодействие заряженных тел; выявление теоретических основ электризации тел и построение обобщённых понятий.

Задачи урока:

  • организация усвоения основных понятий по теме, формирование умения распознавать электризацию тел, способы образования зарядов разных знаков, их поведение при взаимодействии, формирование умения анализировать увиденный эксперимент (предметный результат).
  • формировать умение анализировать факты при наблюдении и объяснении явлений, использование умений и навыков различных видов познавательной деятельности, использование основных интеллектуальных операций: формулирование гипотез, анализ и синтез, сравнение, обобщение, систематизация. (метапредметный результат).
  • формирование умений управлять своей учебной деятельностью, формирование интереса к физике при анализе физических явлений,формирование мотивации постановкой познавательных задач, развитие внимания, памяти, логического и творческого мышления (личностный результат).

1. Организационный момент. Мотивация учебной деятельности

Порой то знание, что мы открываем на уроке, старо как мир. Но от этого оно не старее или хуже, потому что в этом знании отражен сам мир.

2. Изучение нового материала

Ребята, я вчера была в «МегаГринне», где по радио прозвучало объявление «Уважаемые посетители, будьте осторожны! По супермаркету ходит женщина в серой искусственной шубке и колет всех иголками».

  • Как вы думаете, чем она колется и что же у неё за иголки?
  • Так о чем мы будем говорить сегодня на уроке? (выслушиваем предположения детей). Совершенно верно говорить будем об электризации предметов.
  • А как вы думаете, какова цель нашего урока, чему мы должны научиться? (узнать, что такое электризация, как можно наэлектризовать тела, все ли тела электризуются одинаково).
  • Ребята, у кого-то может есть личная цель на уроке? /дату и тему записать на доске/

Опыт №1

Потрем пластмассовую линейку о бумагу, поднесем ее к мелким кусочкам бумаги, к мелким ватным предметам, к фольге.

  • Ребята, что вы заметили? (мелкие предметы притягиваются)
  • Ребята, а как вы думаете, а вода будет притягиваться? /выполняю я, если есть раковина/ Потрем пластмассовую линейку, поднесем ее к струйке воды.

Вывод: про тело, которое после натирания притягивает к себе другие тела, говорят, что оно наэлектризовано или что ему сообщен электрический заряд.

Опыт №2

Пластмассовую линейку натирают о резиновые перчатки. Подносим затем к мелким кусочкам бумаги последовательно линейку и резиновые перчатки.

  • Сколько тел участвовали в электризации?
  • Что нужно сделать, чтобы наэлектризовать оба тела?

Вывод: при трении наэлектризуются оба тела.

  • А из одинакового ли материала должны быть эти тела?
  • Одев резиновые перчатки (на парте они разного цвета),прошу найти пару по соседству (это и будет физкультминутка) «натирают» их друг о друга, а потом подносят перчатки к мелким предметам.

Вывод: тела из одинакового материала не электризуются.

  • Отличаются ли заряды разных тел?

Опыт №3

Натирание полосок целлофанового пакета трением о карандаш.

Положив полоски целлофанового пакета на стол параллельно друг другу и придерживая их двумя пальцами одной руки, натираем их карандашом (ладонью второй руки). После этого подносим полоски целлофанового пакета друг к другу.

Вывод: Существуют 2 рода зарядов. Заряд, полученный на стекле потертом о шелк (и на всех телах, где получается заряд такого же рода) называется положительным. Заряд, полученный на эбоните, потертом о мех (и на всех телах, где получается заряд такого же заряда) называется отрицательным.

Тела, имеющие одноименный заряд, отталкиваются; тела, имеющие разноименные заряды, притягивается.

/записать в тетрадь: стекло + шелк = «+», эбонит + мех = «–»/

  • Почему мы уверены, что электрический заряд бывает 2 видов («+» и «–»), а не трех, четырех? (так как наблюдаем 2 вида взаимодействия – отталкивание и притяжение).
  • Обычно говорят, что волосы, наэлектризованные при их расчесывании, притягиваются к гребенке. А будет ли правильным выражение – «гребенка притягивается волосами»? (Правильным будет выражение «гребенка и волосы взаимно притягиваются друг к другу», так как здесь мы наблюдаем взаимодействие тел).

Опыт №4

/выполняю я/

  • А можно ли другим способом зарядить тело, не прибегая к трению? (выслушиваем мнения детей). Проведем опыт. Коснемся наэлектризованной палочкой гильзы из фольги.
  • Что заметили? (гильза сначала притянулась, а затем отталкивается)
  • Почему такое поведение? (изначально гильза не заряжена, поэтому она притянулась, получив часть заряда от палочки, она стала заряжена так же как и палочка, а одноименные заряды отталкиваются)

3. Закрепление изученного материала

  • Почему нити прилипают к гребням чесальных машин, применяющихся в текстильной промышленности, и при этом часто путаются и рвутся? Для борьбы с этим явлением в цехах искусственно создают повышенную влажность воздуха. Зачем это делают? (нити на гребнях машин электризуются и прилипают к ним. Повышенная же влажность препятствует электризации) [1].
  • Ребята, а какой современный прибор работает на явлении электризации? (ксерокс)
  • Работа с флеш – презентацией сайта Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов

  • Ребята, так что же за дама гуляла по супермаркету, и чем она колола прохожих?
  • А где еще мы встречаемся с этим явлением в повседневной жизни? (при выходе из машины, если мы одеты в синтетическую одежду, для снятия статического электричества, например с бензовоза, за ним по земле тянется металлическая цепь, при снятии свитера — «искры летят», перед выходом из самолета сначала выбрасывают металлическую цепь, а потом подгоняют трап).

4. Домашнее задание

§ 25, 26, приведите примеры электризации тел в жизни и быту, как полезной, так и вредной. /записать на доске/

5. Рефлексия

Спасибо за работу. Я очень довольна вами сегодня /оценки/. На столах у вас есть бланк телеграммы напишите мне, но помните, что каждое слово стоит денег. Будьте кратки.

Телеграмма

  • что было хорошего______
  • что было интересно________
  • что мешало работе_________
  • что взял бы с собой_________

Интерактивная лекция на уроке позволяет вовлечь всех учащихся в работу и никого из них не оставляет равнодушным.

Источник: https://rosuchebnik.ru/material/urok-fiziki-v-8-klasse-po-teme-elektrizatsiya-tel-dva-roda-zaryadov-vzaimodeystvie-zaryazhennykh-tel-24854/

Электризация тел: что это такое, условия возникновения, применение на практике

Явления, связанные с электричеством, довольно распространены в природе. Одним из самых наблюдаемых явлений является электризация тел. Так или иначе с электризацией приходилось сталкиваться каждому человеку. Иногда мы не замечаем статического электричества вокруг нас, а иногда его проявление ярко выражено и довольно ощутимо.

Например, владельцы автотранспорта, при определённых стечениях обстоятельств, замечали, как их машина вдруг начинала «бить током». Обычно это происходит при выходе из салона автомобиля. Ночью даже можно заметить искрение между кузовом и рукой, прикасающейся к нему. Объясняется это электризацией, о которой поговорим в данной статье.

Определение

В физике электризацией называют процесс, при котором происходит перераспределения зарядов, на поверхностях разнородных тел. При этом на телах скапливаются заряженные частицы противоположных знаков. Наэлектризованные тела могут передавать часть накопленных заряженных частиц другим предметам или окружающей среде, контактирующей с ними.

Заряженное тело передаёт заряды при непосредственном контакте с ним нейтральных или противоположно заряженных предметов, либо через проводник. По мере перераспределения взаимодействие электрических зарядов уравновешивается, и процесс перетекания прекращается.

Важно помнить, что при электризации тел новые электрические частицы не возникают, а лишь перераспределяются уже существующие. При электризации действует закон сохранения заряда, согласно которому алгебраическая сумма отрицательных и положительных зарядов всегда равна нулю. Другими словами – количество отрицательных зарядов переданных другому телу при электризации равняется количеству оставшихся заряженных протонов противоположного знака.

Известно, что носителем элементарного отрицательного заряда является электрон. Протоны же обладают положительными знаками, но эти частицы прочно связаны ядерными силами и не могут свободно перемещаться при электризации (за исключением кратковременного высвобождения протонов в процессе разрушения атомных ядер, например, в различных ускорителях). В целом атом, обычно, электрически нейтрален. Его нейтральность может нарушить электризация.

Однако, отдельные электроны из облака, окружающего многопротонные ядра, могут покидать свои отдалённые орбиты и свободно перемещаться между атомов. В таких случаях образуются ионы (иногда называемые дырками), имеющие положительные заряды. См. схему на рис. 1.

Рис. 1. Два рода зарядов

В твёрдых телах ионы связаны атомными силами и, в отличие от электронов, не могут изменить своё расположение. Поэтому только электроны являются переносчиками заряда в твёрдых телах. Для наглядности мы будем считать ионы просто заряженными частицами (абстрактными точечными зарядами), которые ведут себя так же, как и частицы с противоположным знаком – электроны.

Рис. 2. Модель атома

Физические тела в естественных условиях электрически нейтральные. Это значит, что их взаимодействия уравновешены, то есть, количество ионов заряженных положительно равно количеству отрицательно заряженных частиц. Однако, электризация тела нарушает это равновесие. В таких случаях электризация является причиной изменения баланса кулоновских сил.

Условия возникновения электризации тел

Прежде чем перейти к определению условий электризации тел, заострим ваше внимание на взаимодействии точечных зарядов. На рисунке 3 изображена схема такого взаимодействия.

Рис. 3. Взаимодействие заряженных частиц

На рисунке видно, что одноимённые точечные заряды отталкиваются, тогда как разноимённые – притягиваются. В 1785 г. силы этих взаимодействий исследовал французский физик О. Кулон. Знаменитый закон Кулона гласит: два неподвижных точечных заряда q1 и q2, расстояние между которыми равно r, действуют друг на друга с силой:

F = (k*q1*q2)/r2

Коэффициент k зависит от выбора системы измерений и свойств среды.

Исходя из того, что на точечные заряды действуют кулоновские силы, имеющие обратно пропорциональную зависимость от квадрата расстояния между ними, проявление этих сил может наблюдаться только на очень небольших расстояниях. Практически, эти взаимодействия проявляются на уровне атомных измерений.

Таким образом, для того чтобы электризация тела произошла, необходимо максимально приблизить его к другому заряженному телу, то есть, прикоснуться к нему. Тогда под действием кулоновских сил часть заряженных частиц переместится на поверхность заряжаемого предмета.

Строго говоря, при электризации перемещаются только электроны, которые распределяются по поверхности заряжаемого тела. Избыток электронов образует определённый отрицательный заряд. Создание положительного заряда на поверхности реципиента, электроны с которого перетекли на заряжаемый объект, возложено на ионы. При этом модули величин зарядов на каждой из поверхностей равны, но знаки их противоположны.

Электризация нейтральных тел из разнородных веществ возможна только в том случае, если у одного из них электронные связи с ядром очень слабые, а у другого, наоборот – очень сильные.

На практике это означает, что в веществах, у которых электроны вращаются на удалённых орбитах, часть электронов теряют свои связи с ядрами и слабо взаимодействуют с атомами.

Поэтому, при электризации (тесном контакте с веществами), у которых проявляются более сильные электронные связи с ядрами, происходит перетекание свободных электронов. Таким образом, наличие слабых и сильных электронных связей является главным условием электризации тел.

Поскольку в кислотных и щелочных электролитах могут перемещаться и ионы, то электризация жидкости возможна путём перераспределения собственных ионов, как это имеет место при электролизе.

Способы электризации тел

Существует несколько способов электризации, которыеусловно можно разделить на две группы:

  1. Механическое воздействие:
    • электризация соприкосновением;
    • электризация трением;
    • электризация при ударе.
  2. Влияние внешних сил:
    • электрическое поле;
    • воздействие света (фотоэффект);
    • влияние тепла (термопары);
    • химические реакции;
    • давление (пьезоэффект).

Рис. 4. Способы электризации

Наиболее распространённым способом электризации тел в природе является трение. Чаще всего происходит трение воздуха при контакте его с твёрдыми или жидкими веществами. В частности, в результате такой электризации происходят грозовые разряды.

https://www.youtube.com/watch?v=HA8x_UkkKf8\u0026list=PLiVPZf_BbZHwvjURm5x_T5YBBvXaFiohl

Электризация трением нам известна ещё со школьной скамьи. Мы могли наблюдать наэлектризованные трением небольшие  эбонитовые палочки. Отрицательный заряд потёртых об шерсть палочек определяется избытком электронов. Шерстяная ткань при этом заряжается положительным электричеством.

Подобный опыт можно провести со стеклянными палочками, но натирать их необходимо шёлком или синтетическими тканями. При этом,  в результате трения стеклянные наэлектризованные палочки заряжаются положительно, а ткань – отрицательно. В остальном между стеклянным электричеством и зарядом эбонита  различий нет.

Чтобы наэлектризовать проводник (например, металлический стержень), необходимо:

  1. Изолировать металлический предмет.
  2. Прикоснуться к нему положительно заряженным телом, например стеклянной палочкой.
  3. Отвести часть заряда на землю (кратковременно заземлить один конец стержня).
  4. Убрать заряженную палочку.

При этом заряд на стержне равномерно распределится по его поверхности. Если металлический предмет неправильной формы, заряды распределятся неравномерно – концентрация электронов будет больше на выпуклостях и меньше на впадинах. При разделении тел происходит перераспределение заряженных частиц.

Свойства наэлектризованных тел

  • Притягивание (отталкивание) мелких предметов – признак наэлектризованности. Два тела, заряженных одноимённо, противодействуют (отталкиваются), а разнознаковые – притягиваются. На этом принципе основана работа электроскопа – прибора для измерения величины заряда (см. рис. 5).

Рис. 5. Электроскоп

  • Избыток зарядовнарушает равновесие во взаимодействии элементарных частиц. Поэтому каждоезаряженное тело стремится избавиться от своего заряда. Часто такое избавлениесопровождается молниеносным разрядом.

Применение на практике

  • очистка воздуха с помощью электростатических фильтров;
  • электростатическая окраска металлических поверхностей;
  • производство синтетического меха, путём притягивания наэлектризованного ворса к тканевой основе, и др.

Вредное воздействие:

  • влияние статических разрядов на чувствительные электронные изделия;
  • воспламенение паров ГСМ от разрядов статического электричества.

Способы борьбы: заземление ёмкостей с горючим, работа в антистатической одежде, заземление инструментов и т.п.

в дополнение темы

Источник: https://www.asutpp.ru/elektrizatsiya-tel.html

Электризация тел. Два рода зарядов. Закон сохранения электрического заряда

На про­шлом уроке мы уже упо­ми­на­ли о ран­них экс­пе­ри­мен­тах в элек­тро­ста­ти­ке. Все они были ос­но­ва­ны на на­ти­ра­нии од­но­го ве­ще­ства о дру­гое и даль­ней­шем вза­и­мо­дей­ствии этих тел с ма­лы­ми объ­ек­та­ми (пы­лин­ка­ми, клоч­ка­ми бу­ма­ги). Все эти опыты ос­но­ва­ны на про­цес­се элек­три­за­ции.

Опре­де­ле­ние. Элек­три­за­ция – про­цесс пе­ре­рас­пре­де­ле­ния элек­три­че­ских за­ря­дов. До мо­мен­та от­кры­тия тео­рии о двух прин­ци­пи­аль­но раз­ных за­ря­дах и эле­мен­тар­но­го за­ря­да элек­тро­на счи­та­лось, что заряд – некая неви­ди­мая сверх­лёг­кая жид­кость, и если она есть на теле, зна­чит, тело об­ла­да­ет за­ря­дом, и на­о­бо­рот.

Пер­вые се­рьёз­ные опыты по элек­три­за­ции раз­лич­ных тел, как уже было ска­за­но на преды­ду­щем уроке, про­во­дил ан­глий­ский учё­ный и врач Уи­льям Гиль­берт (рис. 1), од­на­ко ему не уда­ва­лось на­элек­три­зо­вать ме­тал­ли­че­ские тела, и он по­счи­тал, что элек­три­за­ция ме­тал­лов невоз­мож­на.

Од­на­ко это ока­за­лось неправ­дой, что впо­след­ствии до­ка­зал рус­ский учё­ный Пет­ров. Од­на­ко сле­ду­ю­щий более важ­ный шаг в ис­сле­до­ва­нии элек­тро­ди­на­ми­ки (а имен­но, от­кры­тие раз­но­род­ных за­ря­дов) сде­лал фран­цуз­ский учё­ный Шарль Дюфе (рис. 1).

В ре­зуль­та­те своих опы­тов, он уста­но­вил на­ли­чие, как он их на­звал, стек­лян­ных (тре­ние стек­ла о шёлк) и смо­ля­ных (ян­та­ря о мех) за­ря­дов.

Ещё через неко­то­рое время было со­зда­на более общая и более стро­гая тео­рия по­ло­жи­тель­ных и от­ри­ца­тель­ных за­ря­дов. Её ос­но­ва­те­лем был аме­ри­кан­ский учё­ный Бен­джа­мин Фран­клин (рис. 1). 

Рис. 1. Пер­во­про­ход­цы элек­три­че­ства: Уи­льям Гиль­берт, Шарль Дюфе и Бен­джа­мин Фран­клин 

На­ря­ду с от­кры­ти­ем Том­со­ном элек­тро­на эти от­кры­тие, на­ко­нец, дало учё­ным по­нять, что при элек­три­за­ции ни­ка­кая элек­три­че­ская жид­кость не со­об­ща­ет­ся телу и ни­ка­кой заряд не на­но­сит­ся извне.

Про­ис­хо­дит пе­ре­рас­пре­де­ле­ние элек­тро­нов как мель­чай­ших но­си­те­лей от­ри­ца­тель­но­го за­ря­да, и в об­ласть, куда они при­хо­дят, их ко­ли­че­ство ста­но­вит­ся боль­шим, чем ко­ли­че­ство по­ло­жи­тель­ных про­то­нов, таким об­ра­зом, по­яв­ля­ет­ся неском­пен­си­ро­ван­ный от­ри­ца­тель­ный заряд.

И на­о­бо­рот, в об­ла­сти, от­ку­да они ухо­дят, по­яв­ля­ет­ся нехват­ка от­ри­ца­тель­ных за­ря­дов, необ­хо­ди­мых для ком­пен­са­ции по­ло­жи­тель­ных, то есть об­ласть за­ря­жа­ет­ся по­ло­жи­тель­но.

 2. Виды электризации, демонстрации опытов

Было уста­нов­ле­но не толь­ко на­ли­чие двух раз­ных за­ря­дов, но и два раз­лич­ных прин­ци­па их вза­и­мо­дей­ствия: вза­им­ное от­тал­ки­ва­ние двух тел, за­ря­жен­ных од­но­имён­ны­ми за­ря­да­ми (од­но­го знака) и, со­от­вет­ствен­но, при­тя­же­ние раз­но­имён­но за­ря­жен­ных тел.

https://www.youtube.com/watch?v=ACIx8Rk7Jo4\u0026list=PLiVPZf_BbZHwvjURm5x_T5YBBvXaFiohl

По до­го­во­рён­но­сти при­ня­то на­зы­вать по­ло­жи­тель­ным заряд, ко­то­рый об­ра­зу­ет­ся на стек­лян­ной па­лоч­ке, если на­ти­рать её бу­ма­гой или шёл­ком, а от­ри­ца­тель­ным – на эбо­ни­то­вой или ян­тар­ной па­лоч­ке, если на­ти­рать её мехом (см. рис. 2).

Рис. 2.

Элек­три­за­ция может про­из­во­дить­ся несколь­ки­ми спо­со­ба­ми:

 3. Электрометр

Итак, если мы со­об­щи­ли любым из вы­ше­ука­зан­ных спо­со­бов элек­три­че­ский заряд телу, нам, ко­неч­но же, необ­хо­ди­мо ка­ким-ли­бо спо­со­бом оце­нить ве­ли­чи­ну этого за­ря­да. Для этого ис­поль­зу­ет­ся при­бор элек­тро­метр. Он со­сто­ит из ме­тал­ли­че­ской по­лу­сфе­ры, про­зрач­но­го по­лу­круг­ло­го кор­пу­са, ме­тал­ли­че­ско­го стерж­ня и ме­тал­ли­че­ской же стрел­ки на этом стержне (рис. 3).

Рис. 3. Элек­тро­метр

Со­об­щая заряд элек­тро­мет­ру, мы в любом слу­чае (и для по­ло­жи­тель­но­го, и для от­ри­ца­тель­но­го за­ря­да) за­ря­жа­ем и стер­жень, и стрел­ку од­но­имён­ны­ми за­ря­да­ми, в ре­зуль­та­те чего стрел­ка от­кло­ня­ет­ся. По углу от­кло­не­ния и оце­ни­ва­ет­ся заряд.

4. Закон сохранения зарядов

Так как уже было ука­за­но, что ни­ка­ко­го со­зда­ния за­ря­да не про­ис­хо­дит, а про­ис­хо­дит лишь пе­ре­рас­пре­де­ле­ние, то имеет смысл сфор­му­ли­ро­вать закон со­хра­не­ния за­ря­да:

В за­мкну­той си­сте­ме ал­геб­ра­и­че­ская сумма за­ря­дов со­хра­ня­ет­ся. За­мкну­той си­сте­мой на­зы­ва­ет­ся си­сте­ма тел, в ко­то­рую не при­вно­сит­ся за­ря­дов извне и из ко­то­рой за­ря­ды не ухо­дят.

Источник: https://100ballov.kz/mod/page/view.php?id=2706

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Электро Дело