Электроскоп. Делимость электрического заряда - ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

Цель урока:

Убедить учащихся в дискретности электрического заряда. Дать представление об электроне, как частице с наименьшим электрическим зарядом. Познакомить учащихся с устройством электроскопа.

Ход урока

I. Повторение. Проверка домашнего задания

Вопросы для повторения:

- Что называют электризацией?

- От какого греческого слова происходит термин «электричество»?

- Одно или оба тела электризуются при трении?

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

- Сформулируйте правило, описывающее характер взаимодействия заряженных тел.

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

- Как называется единица заряда?

Задача

На дно стеклянного сосуда, в отверстие которого продета трубка, насыпаем немного медных стружек и заливаем азотной кислотой. Из отверстия будет выходить бурая струя двуокиси азота. Поднесем к ней наэлектризованную палочку, струя притягивается к ней.

- Что показывают эти опыты? (Любые тела: твердые, жидкие и газообразные - притягиваются к наэлектризованным телам.)

Задача на смекалку

Генеральная уборка на кухне была в разгаре. Вымыв пол, Шерлок Холмс взялся за мебель. Полированные поверхности кухонных шкафов и полок он энергично протирал сухой тряпкой из синтетической ткани, а окрашенные масляной краской - сырой. Почему он по-разному относился к своей мебели?

(Ответ: Полированные поверхности при трении их синтетической тканью электризуются и приобретают вместе с находящейся на них пылью электрический заряд; ткань при этом тоже приобретает заряд, но другого знака. Вследствие этого пыль и ткань притягиваются друг к другу, и пыль плотно оседает на тряпке. Окрашенные масляной краской поверхности при трении не электризуются, поэтому пыль с них удаляют влажной тряпкой, которая смачивает пыль, заставляя ее «прилипнуть» к ткани.)

II. Новый материал

Эксперимент 1

На двух нитках подвешены расчески. Как узнать, какая из этих расчесок наэлектризована (ни чем другим пользоваться нельзя)?

(Ответ: Нужно одну расческу взять в руку, тем самым разрядить ее на себя, если она была заряжена. Затем, держа расчески за нитки, сблизить их и посмотреть, как они будут вести себя теперь. Если будут взаимодействовать, значит, вторая расческа заряжена, если взаимодействия не наблюдается, значит была заряжена первая.)

Эксперимент 2

Поднесите к гильзе заряженную эбонитовую палочку. Гильза сначала притянется, а затем оттолкнется.

- Почему гильза отталкивается? {Гильза коснулась палочки и получила отрицательный заряд.)

- А как это можно проверить? {Нужно поднести к гильзе предмет, заряженный положительно, например, стеклянную палочку. Тогда гильза должна притянуться.)

С помощью подобных опытов можно обнаружить, что тело наэлектризовано, т. е. ему передали электрический заряд.

Существуют приборы, с помощью которых можно определить, наэлектризовано тело или нет. Это электроскоп и электрометр.

Если к положительно заряженному электроскопу поднести тело, заряженное таким же знаком, то угол между его лепестками увеличится. Если противоположного знака, то угол уменьшится.

- Скажите, чем отличаются эти приборы от других, уже известных вам: линейки, мензурки, часов и т. д.? (Отсутствуют единица измерения, шкала, нет нуля и максимального значения.)

- Для чего применяются электроскопы и электрометры? (С помощью этих приборов можно выяснить, наэлектризовано тело или нет, но нельзя сказать, каким по величине зарядом обладает тело.)

Если коснуться рукой заряженного электроскопа, то листики упадут. Через руку электрический заряд уйдет в наше тело.

Тела, которые способны проводить электрические заряды, называются проводниками.

- Какие вы знаете хорошие проводники? (Все металлы, почва, вода с растворенными солями, тело человека...)

Тела, через которые электрические заряды не могут проходить от заряженного тела к незаряженному, называют диэлектриками. Из них делают изоляторы.

- Приведите примеры диэлектриков. (Эбонит, резина, пластмассы, шелк, газы.)

Эксперимент 3

Возьмем два одинаковых электрометра и зарядим один из них. Соединим их стеклянной палочкой - изменений нет. Далее соединим металлическим стержнем. Первоначальный заряд разделился на две равные части.

- Что будет, если оставшийся заряд снова разделить на две части? (Останется одна четвертая.)

До каких же пор можно уменьшать заряд?

Электрический заряд нельзя уменьшать бесконечно: он имеет предел делимости, равный q₀ = 1,6 · 10^-19 Кл.

III. Закрепление изученного

Вопросы для повторения:

- Как при помощи листочков бумаги обнаружить, наэлектризовано тело или нет?

- Опишите устройство школьного электроскопа.

- Как по углу расхождения листочков электроскопа судят о его заряде?

- Как на опыте показать, что электрические заряды делятся на части?

- Можно ли электрический заряд делить бесконечно?

- Имеет ли электрический заряд предел делимости?

- Как называли частицу с самым малым зарядом?

Эксперимент 4

Потрем две диэлектрические пластины из различных материалов (эбонита и стекла) друг о друга и опустим каждую из них в полые сферы двух одинаковых электрометров. Стрелки электрометров отклонятся на равные углы.

Соединим шары электрометров стальным стержнем на пластмассовой ручке, стрелки электрометров тут же опадут.

- Объясните этот эксперимент.

(Ответ: Два тела при трении заряжаются зарядами, равными по модулю, но противоположными по знаку. Если использовать тела из одного материала, то электрометры не зафиксируют появления заряда.)

Домашнее задание

1. § 2;

2. Задачи 3, 4.

3. Объяснить эксперимент «Обидчивый шарик»:

На демонстрационный стол я кладу большой толстый (толщиной 4-5 мм) лист из оргстекла, тщательно протираю его куском газеты. Вынимаю из кармана шарик от настольного тенниса и кладу его на середину листа. Затем, изображая сосредоточенность, расставляю ладони у края оргстекла и начинаю медленно их приближать к шарику. Шарик вначале стремительно катится к одной руке, а затем, коснувшись ее, откатывается, «обидевшись». Чем объясняется такое поведение шарика?

(Ответ: Причина - электризация оргстекла, бумаги и рук, а также взаимодействие зарядов. Шарик, находящийся на поверхности оргстекла, получает от него заряд такого же знака, а руки от бумаги - другого. Разноименные заряды притягиваются, что видно из начального поведения шарика. Коснувшись руки, шарик приобретает заряд другого знака и поэтому отталкивается от руки.)

Приложение к уроку

Развитие учения об электричестве в XVII и XVIII вв. до изобретения лейденской банки

В своей книге Гильберт коснулся и электрических явлений. Нужно отметить, что хотя в то время магнетизм и электричество рассматривались как явления разной природы, тем не менее, очень давно ученые заметили в них много общего. Поэтому не случайно во многих работах исследовались одновременно и магнитные и электрические явления. В частности, изучение магнетизма вызвало интерес к исследованию электрических явлений.

Так было и у Гильберта. Изучая магнитные явления, что, как мы говорили, имело практический интерес, он уделил внимание и электричеству, хотя оно в то время в практике не использовалось.

Гильберт открыл, что наэлектризовать можно не только янтарь, но и алмаз, горный хрусталь и ряд других минералов. В отличие от магнита, который способней притягивать только железо (других магнитных материалов в то время не знали), наэлектризованное тело притягивает многие тела.

Новый шаг к изучению электрических явлений был сделан немецким ученым Герике. В 1672 г. вышла его книга, в которой были описаны опыты по электричеству. Наиболее интересным достижением Герике было изобретение им «электрической машины». «Электрическая машина» представляла собой шар, сделанный из серы и посаженный на железный шест. Герике вращал этот шар и натирал его ладонью руки. Впоследствии ученый несколько раз усовершенствовал свою «машину».

Несмотря на простоту прибора, Герике смог с его помощью сделать некоторые открытия. Так, он обнаружил, что легкие тела могут не только притягиваться к наэлектризованному шару, но и отталкиваться от него.

В XVIII в. изучение электрических явлений пошло быстрее. В первой половине этого столетия были открыты новые факты.

В 1729 г. англичанин Грей открыл явление электропроводности. Он установил, что электричество способно передаваться от одних тел к другим по металлической проволоке. По шелковой нити электричество не распространялось. В связи с этим Грей разделил все тела на проводники и непроводники электричества.

Затем французский ученый Дюфе спустя пять лет выяснил, что существует два рода электричества. Один вид электричества получается при натирании стекла, горного хрусталя, шерсти и некоторых других тел. Это электричество Дюфе назвал стеклянным электричеством.

Второй вид электричества получается при натирании янтаря, шелка, бумаги и других веществ. Этот вид электричества Дюфе назвал смоляным. Ученый установил, что тела, наэлектризованные одним видом электричества, отталкиваются, а разными видами, притягиваются.

Впоследствии стеклянное электричество было названо положительным, а смоляное - отрицательным. Это название предложил американский ученый и общественный деятель Франклин. При этом он исходил из своих взглядов на природу электричества.