В рамках сегодняшнего занятия мы познакомимся с такой физической величиной, как заряд, увидим примеры передачи зарядов от одного тела к другому, узнаем о разделении зарядов на два типа и о взаимодействии заряженных тел.

Тема: Электромагнитные явления

Урок: Электризация тел при соприкосновении. Взаимодействие заряженных тел. Два рода зарядов

Данный урок является вводным в новый раздел «Электромагнитные явления», и на нем мы обсудим основные понятия, которые с ним связаны: заряд, его виды, электризация и взаимодействие заряженных тел.

История возникновения понятия «электричество»

Прежде всего, следует начать с обсуждения такого понятия, как электричество. В современном мире мы постоянно с ним сталкиваемся на бытовом уровне и уже не можем представить свою жизнь без компьютера, телевизора, холодильника, электроосвещения и т. п. Все эти приборы, насколько известно, работают благодаря электрическому току и окружают нас повсеместно. Даже изначально не полностью зависящие от электричества технологии, такие как работа двигателя внутреннего сгорания в автомобиле, начинают медленно отходить в историю, и их место активно занимают электродвигатели. Так откуда же пошло такое слово, как «электрический»?

Слово «электрический» происходит от греческого слова «электрон», что в переводе означает «янтарь» (ископаемая смола, рис. 1). Хотя следует, конечно же, сразу оговорить, что непосредственной связи между всеми электрическими явлениями и янтарем нет, и мы немного позже поймем, откуда взялась такая ассоциация у древних ученых.

Первые наблюдения электрических явлений относят к 5-6 вв до н. э. Считается, что Фалес Милетский (древнегреческий философ и математик из Милета, рис. 2) впервые пронаблюдал электрическое взаимодействие тел. Он провел следующий опыт: натер янтарь мехом, затем приблизил его к небольшим телам (пылинкам, стружке или перьям) и пронаблюдал, что эти тела стали притягиваться к янтарю без объяснимой на то время причины. Фалес был не единственным ученым, который впоследствии активно проводил электрические опыты с янтарем, что и привело к возникновению слова «электрон» и понятию «электрический».

Рис. 2. Фалес Милетский ()

Смоделируем аналогичные опыты с электрическим взаимодействием тел, для этого возьмем мелко нарезанную бумагу, стеклянную палочку и лист бумаги. Если натереть стеклянную палочку о лист бумаги, а затем подвести ее к мелко нарезанным бумажкам, то будет виден эффект притяжения мелких кусочков к стеклянной палочке (рис. 3).

Интересен тот факт, что впервые такой процесс был достаточно полно объяснен только в 16 веке. Тогда стало известно, что существует два вида электричества, и они взаимодействуют друг с другом. Понятие электрического взаимодействия появилось в середине 18 века и связано с именем американского ученого Бенджамина Франклина (рис. 4). Именно он впервые ввел такое понятие, как электрический заряд.

Рис. 4. Бенджамин Франклин ()

Определение. Электрический заряд - физическая величина, которая характеризует величину взаимодействия заряженных тел.

То, что мы имели возможность пронаблюдать на опыте с притяжением бумажек к наэлектризованной палочке, доказывает наличие сил электрического взаимодействия, а величину этих сил характеризует такое понятие, как заряд. То, что силы электрического взаимодействия могут быть различными, легко проверяется экспериментальным путем, например, при натирании одной и той же палочки с различной интенсивностью.

Для проведения следующего опыта нам понадобится все та же стеклянная палочка, лист бумаги и бумажный султан, закрепленный на железном стержне (рис. 5). Если потереть палочку листом бумаги, а затем прикоснуться ей к железному стержню, то будет заметно явление отталкивания полосок бумаги султана друг от друга, причем, если повторить натирание и прикосновение несколько раз, то будет видно, что эффект усиливается. Наблюдаемое явление называют электризацией.

Рис. 5. Бумажный султан ()

Определение. Электризация - разделение электрических зарядов в результате тесного контакта двух или более тел.

Электризация может происходить несколькими способами, первые два мы сегодня рассмотрели:

Электризация трением;

Электризация прикосновением;

Электризация наведением.

Рассмотрим электризацию наведением. Для этого возьмем линейку и положим ее на вершину железного стержня, на котором закреплен бумажный султан, после этого прикоснемся к стержню, чтобы снять на нем заряд, и расправим полоски султана. Затем наэлектризуем стеклянную палочку трением о бумагу и подведем ее к линейке, результатом станет то, что линейка начнет вращаться на вершине железного стержня. При этом стеклянной палочкой прикасаться к линейке не следует. Это доказывает то, что существует электризация без непосредственного соприкосновения между телами - электризация наведением.

Первые исследования значений электрических зарядов датируются более поздним периодом истории, чем открытие и попытки описания электрических взаимодействий тел. В конце 18 века ученые пришли к выводу, что деление заряда приводит к двум принципиально различным результатам, и было принято решение условно разделить заряды на два типа: положительные и отрицательные. Для того чтобы была возможность различать эти два типа зарядов и определять, какой является положительным, а какой - отрицательным, договорились использовать два базовых опыта: если потереть стеклянную палочку о бумагу (шелк), то на палочке образуется положительный заряд; если потереть эбонитовую палочку о мех, то на палочке образуется отрицательный заряд (рис. 6).

Замечание. Эбонит - материал из каучука с большим содержанием серы.

Рис. 6. Электризация палочек двумя типами зарядов ()

Кроме того, что было введено разделение зарядов на два типа, было замечено правило их взаимодействия (рис. 7):

Одноименные заряды отталкиваются;

Разноименные заряды притягиваются.

Рис. 7. Взаимодействие зарядов ()

Рассмотрим к этому правилу взаимодействия следующий эксперимент. Наэлектризуем стеклянную палочку трением (т. е. передадим ей положительный заряд) и прикоснемся ей к стержню, на котором закреплен бумажный султан, в результате увидим эффект, который уже обсуждали ранее, - полоски султана начнут отталкиваться друг от друга. Теперь можно пояснить, почему такое явление имеет место - поскольку полоски султана заряжаются положительно (одноименно), то они начинают отталкиваться, насколько это возможно, и образуют фигуру в форме шара. Кроме того, для более наглядной демонстрации отталкивания одноименно заряженных тел можно натертую бумагой стеклянную палочку поднести к наэлектризованному султану, и будет явно видно, как полоски бумаги будут отклоняться от палочки.

Одновременно два явления - притяжение разноименно заряженных тел и отталкивание одноименно заряженных - можно пронаблюдать на следующем опыте. Для него необходимо взять стеклянную палочку, бумагу и гильзу из фольги, закрепленную нитью на штативе. Если натереть палочку бумагой и поднести ее к незаряженной гильзе, то гильза сначала притянется к палочке, а после прикосновения начнет отталкиваться. Поясняется это тем, что сначала гильза, пока не будет иметь заряда, притянется к палочке, палочка передаст ей часть своего заряда, и одноименно заряженная гильза оттолкнется от палочки.

Замечание. Однако остается вопрос о том, почему же изначально незаряженная гильза притягивается к палочке. Объяснить это, используя доступные нам на сегодняшнем этапе изучения школьной физики знания, сложно, однако, попробуем, забегая вперед, это вкратце сделать. Поскольку гильза является проводником, то, оказавшись во внешнем электрическом поле, в ней наблюдается явление разделения заряда. Оно проявляется в том, что свободные электроны в материале гильзы перемещаются в сторону, которая наиболее близка к положительно заряженной палочке. В результате гильза становится разделенной на две условные области: одна заряжена отрицательно (там, где избыток электронов), другая - положительно (там, где недостаток электронов). Поскольку отрицательная область гильзы расположена ближе к положительно заряженной палочке, чем ее положительно заряженная часть, то будет преобладать притяжение между разноименными зарядами и гильза притянется к палочке. После этого оба тела приобретут одноименный заряд и оттолкнутся.

Более подробно этот вопрос рассматривается в 10 классе в теме: «Проводники и диэлектрики во внешнем электрическом поле».

На следующем уроке будет рассмотрен принцип работы такого устройства, как электроскоп.

Список литературы

1. Генденштейн Л. Э, Кайдалов А. Б., Кожевников В. Б. Физика 8 / Под ред. Орлова В. А., Ройзена И. И. - М.: Мнемозина.
2. Перышкин А. В. Физика 8. - М.: Дрофа, 2010.
3. Фадеева А. А., Засов А. В., Киселев Д. Ф. Физика 8. - М.: Просвещение.

1. Энциклопедия Брокгауза Ф.А. и Ефрона И.А. ().
2. YouTube ().
3. YouTube ().

Домашнее задание

1. Стр. 59: вопросы № 1-4. Перышкин А. В. Физика 8. - М.: Дрофа, 2010.
2. Шарик из металлической фольги был заряжен положительно. Его разрядили, и шарик стал нейтральным. Можно ли утверждать, что заряд шарика исчез?
3. На производстве для улавливания пыли или уменьшения выбросов воздух очищают с помощью электрофильтров. В этих фильтрах воздух проходит мимо противоположно заряженных металлических стержней. Почему пыль притягивается к этим стержням?
4. Существует ли способ зарядить хотя бы часть тела положительно или отрицательно, не касаясь этого тела другим заряженным телом? Ответ обоснуйте.

Конспект урока физики в 8 классе.

Тема: «Электризация тел. Два рода заряда».

Тип урока: урок усвоения новых знаний.

Цель урока: сформировать у школьников понятие электризации; показать существование двух типов зарядов и объяснить их взаимодействие; сформулировать меры предупреждения электризации при выполнении парикмахерских работ.

Задачи образовательные:

1. формирование первоначальных представлений об электрическом заряде, о взаимодействии заряженных тел, о существовании двух видов электрических зарядов;
2. формирование понятия электризация и выяснение сущности процесса электризации тел;
3. формирование знаний о способах электризации;
4. определение знака заряда наэлектризованного тела;
5. изучение практической направленности полученных знаний;

Задачи развивающие:

1. ознакомление с краткими историческими сведениями изучения электрических зарядов;
2. способствовать развитию умения анализировать, наблюдать и экспериментировать;
3. способствовать развитию логического мышления;
4. развитие навыков выделять электрические явления в природе и технике;
5. развивать умение применять полученные знания для выполнения профессиональных функций.

Задачи воспитательные:

1. способствовать воспитанию культуры мышления и речи;
2. воспитывать интерес к предмету и позитивное отношение к учебе.

Оборудование: эбонитовая и стеклянная палочка, мех, шелк, штатив, султаны, листочки бумаги, полиэтилен, бумага, резина, расчески, хлопок, шерсть, капрон, линейки из оргстекла.

План урока

1. Вступительное слово учителя

Ребята мы знаем, что физика занимается изучением физических явлений, к которым относятся:

Механические

Тепловые

Электрические

Магнитные

Световые

Звуковые.

В седьмом классе мы начали знакомиться с механическими явлениями, изучению тепловых явлений мы посвятили почти 2 четверть, а теперь вплотную займемся изучением электрических явлений. Что же мы с вами будем изучать? На этот вопрос вы ответите мне сами. Выберете из предложенных физических явлений электрические.

На доске вывешиваю явления:

Таяние снега

Молния

Радуга

Электрический ток

Дождь

Движение автомобиля.

Заполняем примерами схему:

Электрические явления

Давайте дополним схему примером электрического явления, с которым вы сталкиваетесь при выполнении профессиональных обязанностей парикмахера. Это электризация. Это явление полезное в вашей деятельности или вредное? Сегодня мы с вами должны выработать меры по предупреждению электризации при выполнении парикмахерских работ. Но для этого нам нужно очень подробно познакомиться с явлением электризации. Поэтому тема нашего урока: «Электризация тел. Два рода зарядов». Записываем в тетради тему урока.

Каждый из вас, к концу урока должен научиться объяснять, что такое электрический заряд и электризация, как взаимодействуют друг с другом заряженные тела, а это вам поможет выработать меры по предупреждению и уменьшению электризации при выполнении парикмахерских работ.

2. Изучение нового материала

Запишем план урока:

2) понятие электризации

3) способы электризации

7) меры по предупреждению и уменьшению электризации при выполнении парикмахерских работ.

В Древней Греции в 6 веке до нашей эры, в красивом городе Милете жил философ Фалес Милетский. 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. Это очень не удобно. Фалес берет веретено, потирает его и видит маленькие искорки. С этого момента и начинается история развития термина «электричество». 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).

Английский врач и естествоиспытатель Ульям Гильберт конце 16 –начале 17 века выяснил в, что при трении могут электризоваться многие вещества: алмаз, сапфир, сургуч и что притягивают они не только соломинки, но и металлы, дерево, листья, камешки, комки земли и даже воду и масло.

Давайте проверим действительно ли могут электризоваться разные тела. Возьмите в руки расчески и потрите их о волосы. После этого поднесите к листочкам бумаги. Наблюдаем явление электризации. Возьмите линейку, лежащую на столе потрите ее о бумагу, поднесите к мелким листочкам. Наблюдаем явление электризации. Надуйте шарики, лежащие у вас на столе, потрите их о полиэтилен, поднесите к новогодней мишуре.

Демонстрации. Эбонитовая палочка натертая о мех притягивает к себе листочки султана. Стеклянная палочка потертая о шелк притягивает листочки бумаги.

Эбонитовая палочка потертая о мех притягивает к себе струю воды. (по рисунку в учебнике стр. 58 рис. 28)

Из всех этих опытов делаем выводы. (Записывают в тетрадь)

1. Электризоваться может не только янтарь, но и другие вещества.

2.Электризация – явления, в которых тела приобретают свойство притягивать другие тела.

3. В электризации участвуют два тела.

Продолжим.

Демонстрация. Наэлектризуем эбонитовую палочку о мех. Поднесем ее к листочкам бумаги. Листочки притягиваются. Поднесем мех. Листочки притягиваются.

Возьмите линейку и потрите ее резину. Поднесите линейку к листочкам. Поднесите резину к листочкам.

Делаем еще один вывод. (Записывают в тетрадь)

4. Электризуются оба тела.

Итак, мы уже с вами знаем, что такое электризация. Познакомимся с ее способами.

Заполним схему.

Способы электризации

Трение Соприкосновение Удар

При выполнении предыдущих опытов мы уже с вами познакомились с одним из способов. Давайте назовем его.(Трение)

Демонстрация. Эбонитовую палочку натираем о мех и подносим к султану. Он электризуется. Проверяем поднесением бумажек.

В данном случае мы уже не совершали трение, чтобы наэлектризовать султан, мы только прикоснулись к нему. Этот способ электризации – соприкосновение.

Попробуйте сами. Возьмите линейку потрите ее о мех. Коснитесь султана. Поднесите султан к листочкам бумаги.

Демонстрация. Ударим несколько раз линейкой полиэтилен. Поднесем линейку к листочкам бумаги. Они притягиваются. Продемонстрировали электризацию ударом.

Итак, тело можно наэлектризовать трением, ударом, соприкосновением.

Продолжаем.

Полиэтиленовую пленку, подвешенную на штативе, осторожно потрите кусочком бумаги. Наэлектризуйте бумажную и полиэтиленовую полоски. Для этого на бумажную полоску положите полиэтиленовую и разгладьте ее. Разъедините их и поднесите друг другу. Как они взаимодействуют?

Поочередно бумажную и полиэтиленовую полоски поднесите к полоске на штативе. Наблюдайте их взаимодействие.

Демонстрация. Наэлектризуем эбонитовую палочку о резину и поднесем к полиэтиленовой полоске. Как они взаимодействуют? Наэлектризуем эбонитовую палочку о мех. Поднесем к полоске. Как они взаимодействуют?

Таким образом, наэлектризованные тела могут либо притягиваться, либо отталкиваться. Чем может вызвано такое различие во взаимодействии?

На основании проделанных опытов можно заключить, что любое тело содержит два рода электрических зарядов. Если заряды в теле равны, то тело не проявляет электрических свойств. Эти свойства обнаруживаются только при электризации, которая приводит к нарушению равновесия электрических зарядов в теле.

Представление о видах заряда, было введено в 1747 году американским ученым Бенджамином Франклином. Эбонитовая палочка от электризации о шерсть и мех приобретает отрицательный заряд. Заряд, который образуется на стеклянной палочке, потертой о шелк, Франклин назвал положительным. Но во времена Франклина существовал только натуральный шелк и натуральный мех. Сегодня порой трудно бывает отличить натуральный шелк и мех от искусственного. Даже разные сорта бумаги электризуют эбонит поразному. Эбонит приобретает отрицательный заряд от соприкосновения с шерстью (мехом) и капроном, но положительный от соприкосновения с полиэтиленом.

Два рода заряда

Отрицательный Положительный

(эбонит о мех) (стекло о шелк)

Мы уже узнали, что существует два рода заряда, положительный и отрицательный. Выясним как они взаимодействуют.

Демонстрация. Наэлектризуем эбонитовую палочку о мех. Получим отрицательный заряд, сообщим его султану. Зарядим стеклянную палочку о шелк и поднесем ее к султанам. Султан будет притягиваться к палочке. Наэлектризуем эбонитовую палочку о мех, поднесем к султану. Листочки султана оттолкнуться.

Делаем вывод и записываем в тетрадь:

Заряды одного знака отталкиваются

Заряды разного знака притягиваются.

3. Первичный контроль:

Теперь давайте проверим, что вы усвоили о взаимодействии заряженных тел.

Ответьте на вопросы по карточкам.

Какие бумажные цилиндрики, из показанных на рисунке заряжены, а какие нет? (Рис.1)

Какие цилиндрики заряжены одним знаком? (Рис.1)

Какие цилиндрики заряжены разным знаком? (Рис.1)

Найди ошибку (Рис. 2)

Определите знак заряда на неподписанном шарике.(Рис.3).

Теперь давайте посмотрим, как вы усвоили, что такое электризация.

Ответьте на вопросы теста.

Тест.

а) нагревается

б) охлаждается

в) приходит в движение

2 . Электрические заряды бывают…

А) положительными.

Б) отрицательными.

г) разными.

3. Если наэлектризованное тело отталкивается

а) положительно;

в) отрицательно

г) не заряжено.

а) нагреванием

б) трением

в) растяжением

г) соприкосновением

д) ударом.

Сначала работают над тестом самостоятельно, а потом проверяем все вместе.

4. Закрепление

Мы уже с вами знаем, что такое электризация, каковы ее способы. Мы выяснили, какие существуют заряды и как они взаимодействуют. Теперь давайте назовем причины электризации волос при выполнении парикмахерских работ.

Записываем в тетрадь.

- трение волос об одежду

Трение волос о расчески

Сушка волос феном

Недостаточная влажность воздуха.

Зная причины электризации волос, попробуем назвать меры по предупреждению этого. Во-первых, давайте попробуем экспериментально определить, какую лучше выбрать одежду, чтобы уменьшить электризацию волос.

Возьмите в руку шерсть и потрите его о волосы. Затем поднесите мех к волосам. Обратите внимание на то, с какой силой волосы притягиваются к меху.

Возьмите в руку хлопок и потрите им волосы. Затем поднесите хлопок к волосам. Обратите внимание на то, с какой силой волосы притягиваются к хлопку.

Возьмите в руку шелк и потрите им волосы. Затем поднесите хлопок к волосам. Обратите внимание на то, с какой силой волосы притягиваются к шелку.

Сделайте вывод о том какой материал уменьшает электризацию волос.

Давайте отметим в тетради первую меру по предупреждению электризации волос.

Выбирать одежду из хлопка, льна.

Возьмите в руки пластиковую расческу и потрите ее о волосы, затем поднесите ее к волосам. Так как при электризации одно тело заряжается положительно, а другое отрицательно, то если понести расческу к волосам – они притянутся. Тоже самое проделайте с деревянной расческой.

Сделайте вывод о том, какие лучше использовать расчески.

Запишите в тетрадь.

Использовать расчески из дерева.

Как уменьшить электризацию при сушке феном?

Использовать кондиционеры.

Что необходимо делать с воздухом в рабочем помещении?

Увлажнять воздух.

Мы сегодня на уроке справились с поставленной задачей. Меры которые мы сегодня выработали помогут вам в профессиональной деятельности.

5. Запись домашнего задания и выставление отметок

Подготовить сообщение о применении электризации в быту и промышленности.

Приложение 1

Электризуемые тела	Об оргстекло	О резину	О полиэтилен	О бумагу	О капрон
Оргстекло
Резина
Полиэтилен
Бумага
Капрон

Электризуемые тела	Об оргстекло	О резину	О полиэтилен	О бумагу	О капрон
Оргстекло
Резина
Полиэтилен
Бумага
Капрон

Электризуемые тела	Об оргстекло	О резину	О полиэтилен	О бумагу	О капрон
Оргстекло
Резина
Полиэтилен
Бумага
Капрон

Электризуемые тела	Об оргстекло	О резину	О полиэтилен	О бумагу	О капрон
Оргстекло
Резина
Полиэтилен
Бумага
Капрон

ПЛАН УРОКА

1) происхождение слова «электричество»

2) понятие электризации

3) способы электризации

4) виды электрического заряда

5) взаимодействие заряженных тел

6) причины электризации при проведении парикмахерских работ

Тест.

1. Тело, которое наэлектризовано …

а) нагревается

б) охлаждается

в) приходит в движение

г) притягивает к себе другие тела

А) положительными.

Б) отрицательными.

в) положительными и отрицательными

г) разными.

От эбонитовой палочки, потертой о мех, то оно заряжено:

а) положительно;

в) отрицательно

г) не заряжено.

4. Тело можно наэлектризовать …

а) нагреванием

б) трением

в) растяжением

г) соприкосновением

д) ударом.

Тест.

1. Тело, которое наэлектризовано …

а) нагревается

б) охлаждается

в) приходит в движение

г) притягивает к себе другие тела

2. Электрические заряды бывают…

А) положительными.

Б) отрицательными.

в) положительными и отрицательными

г) разными.

3. Если наэлектризованное тело отталкивается

От эбонитовой палочки, потертой о мех, то оно заряжено:

а) положительно;

в) отрицательно

г) не заряжено.

4. Тело можно наэлектризовать …

а) нагреванием

б) трением

в) растяжением

г) соприкосновением

д) ударом.

ПЛАН УРОКА

1) происхождение слова «электричество»

2) понятие электризации

3) способы электризации

4) виды электрического заряда

5) взаимодействие заряженных тел

6) причины электризации при проведении парикмахерских работ

7) меры по предупреждению и уменьшению электризации при выполнении парикмахерских работ

ПЛАН УРОКА

1) происхождение слова «электричество»

2) понятие электризации

3) способы электризации

4) виды электрического заряда

5) взаимодействие заряженных тел

6) причины электризации при проведении парикмахерских работ

7) меры по предупреждению и уменьшению электризации при выполнении парикмахерских работ

Еще в глубокой древности было известно, что если потереть янтарь о шерсть, он начинает притягивать к себе легкие предметы. Позднее это же свойство было обнаружено у других веществ (стекло, эбонит и др.). Это явление называют электризацией , а тела, способные притягивать к себе после натирания другие предметы, наэлектризованными. Явление электризации объяснялось на основании гипотезы о существовании зарядов, которые приобретает наэлектризованное тело.

Простые опыты по электризации различных тел иллюстрируют следующие положения.

• Заряды существуют двух видов: положительные (+) и отрицательные (-). Положительный заряд возникает при трении стекла о кожу или шелк, а отрицательный $-$ при трении янтаря (или эбонита) о шерсть.
• Заряды (или заряженные тела) взаимодействуют друг с другом. Одноименные заряды отталкиваются, разноименные $-$ притягиваются.

Состояние электризации можно передать от одного тела к другому, что связано с переносом электрического заряда. При этом телу можно передать больший или меньший заряд, т. е. заряд имеет величину. При электризации трением заряд приобретают оба тела, причем одно $-$ положительный, а другое $-$ отрицательный. Следует подчеркнуть, что абсолютные величины зарядов наэлектризованных трением тел равны, что подтверждается многочисленными экспериментами.

Объяснить, почему тела электризуются (т. е. заряжаются) при трении, стало возможным после открытия электрона и изучения строения атома. Как известно, все вещества состоят из атомов, которые, в свою очередь, состоят из элементарных частиц $-$ отрицательно заряженных электронов, положительно заряженных протонов и нейтральных частиц $-$ нейтронов. Электроны и протоны являются носителями элементарных (минимальных) электрических зарядов. Протоны и нейтроны (нуклоны) составляют положительно заряженное ядро атома, вокруг которого вращаются отрицательно заряженные электроны, число которых равно числу протонов, так что атом в целом электронейтрален. В обычных условиях тела, состоящие их атомов (или молекул), электрически нейтральны. Однако в процессе трения часть электронов, покинувших свои атомы, может перейти с одного тела на другое. Перемещение электронов при этом не превышает межатомных расстояний. Но если после трения тела разъединить, то они окажутся заряженными: тело, которое отдало часть своих электронов, будет заряжено положительно, а тело, которое их приобрело, $-$ отрицательно.

Итак, тела электризуются, т. е. получают электрический заряд, когда они теряют или приобретают электроны. В некоторых случаях электризация обусловлена перемещением ионов. Новые электрические заряды при этом не возникают. Происходит лишь разделение имеющихся зарядов между электризующимися телами: часть отрицательных зарядов переходит с одного тела на другое.

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:

q 1 + q 2 + q 3 + ... + q n = const

Где q 1 , q 2 и т.д. – заряды частиц.

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. 1.2).

Рис. 1.2. Взаимодействие тел с зарядами одного знака.

Если теперь поднести к заряженной гильзе стеклянную палочку, потёртую о шёлк (положительно заряженную), то гильза будет к ней притягиваться (рис. 1.3).

Рис. 1.3. Взаимодействие тел с зарядами разных знаков.

Отсюда следует, что тела, имеющие заряды одинакового знака (одноимённо заряженные тела), взаимно отталкиваются, а тела, имеющие заряды разного знака (разноименно заряженные тела), взаимно притягиваются. Аналогичные вводы получаются, если приближать два султана, одноименно заряженные (рис. 1.4) и разноименно заряженные (рис. 1.5).

§ 1 Электризация тел

В этом уроке обсудим такое понятие, как электричество, и узнаем, откуда произошло это слово.

Сейчас невозможно представить себе современный мир без электричества, а тем более без компьютера, холодильника, телевизора, электроосвещения и т. д. Все названные приборы, работают с использованием электрического тока и окружают нас в нашей жизни повсеместно. Изначально не зависящие полностью от электричества технологии, например такие, как двигатель внутреннего сгорания, постепенно становятся историей, электродвигатели активно занимают их место. Так откуда же произошло такое слово, как «электричество»?

Слово «электрический» произошло от слова «электрон» (греч.), оно в переводе означает «янтарь» (ископаемая смола). Хотя, конечно же, следует заметить, что непосредственной связи между янтарем и всеми электрическими явлениями нет, так как же появилась такая ассоциация у древних ученых?

По одной из легенд, дочь известного философа Древней Греции Фалеса Милетского, который жил в IV до нашей эры, пряла шерсть веретеном, изготовленным из дорогого камня - янтаря. Она сказала Фалесу, что не может очистить веретено от мелких кусочков шерсти, пуха, ниток. Причем, чем больше она чистит своим шерстяным хитоном, тем больше мусора прилипает к веретену. Фалес не смог сразу ответить дочери на вопрос.

Вечером он решил попробовать очистить веретено и увидел, что при натирании его в темноте заметны искры. «Тут есть о чём подумать и поразмыслить с моими учениками», - сказал Фалес.

Явление, которое было замечено девушкой, Фалес назвал электричеством (от слова электрон - «янтарь»).

При натирании кусочка янтаря о шерстяной клочок ткани или стеклянной палочки о бумагу можно услышать легкое потрескивание, а в темноте даже увидеть маленькие искорки, причем сама палочка способствует притяжению к себе мелких предметов.

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

Электризация - явление, в котором тела приобретают свойства притягивать другие тела.

Тела, сделанные из разных веществ, могут электризоваться. Так, можно легко наэлектризовать натиранием о шерсть палочки из серы, эбонита, пластмассы. Тела натирают лишь только для того, чтобы увеличивать площадь их соприкосновения.

В электризации всегда участвуют два тела, и оба при этом электризуются. Так, при натирании стеклянной палочки и листка бумаги электризуются и палочка, и бумага. Следовательно, бумага, как и стекло, притягивает к себе мелкие предметы.

Электрическим зарядом обладает тело, которое притягивает или отталкивает другие тела. О таком теле говорят, что оно заряжено (имеет заряд).

Заряд - это свойство тел или способность к электромагнитному взаимодействию.

Электроскоп -прибор, который позволяет обнаружить наличие у тела заряда и оценить его.

Проводящий изолированный стержень является основной частью электроскопа, на нем закрепляется стрелка, которая способна свободно вращаться. Когда появляется заряд, стрелка и стержень заряжаются зарядами одного знака, вследствие чего они, отталкиваясь, создают угол отклонения, значение которого пропорционально полученному заряду.

§ 2 Способы электризации тел

Электризация тел происходит в различных случаях.

Способы электризации тел:

·соприкосновение

Рассмотрим некоторые из них.

Эбонит получит отрицательный заряд, а шерсть - положительный заряд, если потереть эбонитовую палочку о шерсть. С помощью электроскопа обнаруживается наличие этих зарядов. Для достижения такого результата необходимо коснуться стержня электроскопа эбонитовой палочкой или шерстяной тряпкой. В этом случае часть заряда испытуемого тела переходит к стержню. Обратите внимание, что происходит кратковременный электрический ток.

Можно рассмотреть взаимодействие двух бумажных гильз, подвешенных на нити, один заряженный от эбонитовой палочки, а другой - от шерстяной тряпочки.

Заметим, что они притягиваются друг к другу. А это значит, что тела с разноименными зарядами притягиваются. Электрические заряды может передать не каждое вещество.

Проводниками называют вещества, через которые передаются заряды, а вещества, через которые заряды не передаются, называют непроводниками - диэлектриками (изоляторами). Это можно выяснить с помощью электроскопа, если соединить его с заряженным телом, веществами различного рода.

Описывая электризацию трением, для опыта всегда берутся только хорошие изоляторы - янтарь, эбонит, стекло, шелк. Вопрос - почему? Поясним: в изоляторах заряд где возник, там и остается, и не может через всю поверхность тела перейти на другие тела, соприкасающиеся с ним. Если оба трущиеся тела - металлы с изолированными ручками, то опыт не удастся, так как невозможно отделить их друг от друга сразу по всей поверхности.

Из-за шероховатости поверхности тел в момент отрыва должны оставаться какие-то последние точки соприкосновения, через которые в последний момент сбегают избыточные электроны, и оба металла становятся не заряженными.

Рассмотрим электризацию соприкосновением. Если погрузим шарик из парафина в дистиллированную воду, а затем вынем оттуда, то и парафин, и вода будут заряжены.

Так почему же электризация воды и парафина произошла без трения? Разъясним: оказывается, что при электризации трением лишь увеличивается площадь соприкосновения и уменьшается расстояние между атомами трущихся тел. В опыте с водой и парафином шероховатости не могут помешать сближению их атомов.

Таким образом, можно сказать, что трение не является обязательным условием для электризации тел. Какова же причина того, что происходит электризация в этих случаях?

§ 3 Принцип работы электрофорной машины

Работа электрофорной машины основана на электризации тела через влияние. Наэлектризованное тело взаимодействует с любым электрически нейтральным проводником.

При сближении таких тел за счет электрического поля заряженного тела во втором теле происходит перераспределение зарядов. Заряды, которые по знаку противоположны заряженному телу, располагаются ближе к заряженному телу. Далее от заряженного тела в проводнике (гильза или цилиндр) располагаются одноименные с заряженным телом заряды.

Расстояние до положительных и отрицательных зарядов в цилиндре от шара разное, поэтому преобладают силы притяжения, цилиндр отклоняется в сторону наэлектризованного тела. В том случае, если коснуться рукой дальней стороны тела от заряженного шара, то тело прыгнет к заряженному шару. Уменьшая силы отталкивания, электроны перескакивают к руке.

§ 4 Краткий итог урока

Электризацией называют явления, в которых тела приобретают свойства притягивать другие тела.

Электризация может происходить следующими способами:

·соприкосновением;

·через влияние;

·при ударе;

·трением.

Вещества бывают: электроположительные и электроотрицательные.

Можно предугадать, какие заряды получат взаимодействующие тела, если знать принадлежность веществ.

Трение лишь увеличивает площадь соприкосновения.

Вещества - проводники и диэлектрики.

Изоляторы накапливают заряды в местах соприкосновения (там, где они образовались).

Заряды в проводниках распределяются равномерно по всему объему.

Список использованной литературы:

1. Пёрышкин А.В. Физика 8.- М.: Дрофа, 2004.
2. Кабардин О.Ф. Справочник по физике. - М.: Дрофа, 1997.
3. Лукашик В.И. Сборник задач по физике. – М.: Яхонт, 2000.

Использованные изображения: