Sähkökenttä: sähkövarauksen jako ja elektroskooppi. Videotunti "Elektroskooppi

Elektroskooppi(kreikan sanoista "elektroni" ja skopeo - tarkkailla, havaita) - laite sähkövarausten havaitsemiseen. Elektroskooppi koostuu metallisauvasta, johon on ripustettu kaksi paperi- tai alumiinifoliota. Tanko on vahvistettu eboniittitulpalla lieriömäisessä metallikotelossa, joka on suljettu lasisuojuksilla.

Elektroskoopin laite perustuu varautuneiden kappaleiden sähköisen hylkimisen ilmiöön. Kun varautunut kappale, kuten hiertynyt lasisauva, joutuu kosketuksiin elektroskoopin sauvan kanssa, sähkövaraukset jakautuvat sauvan ja lähteiden päälle. Koska samalla tavalla varautuneet kappaleet hylkivät toisiaan, hylkimisvoiman vaikutuksesta sähköskoopin lehdet eroavat tietyssä kulmassa. Lisäksi mitä suurempi sähköskoopin varaus on, sitä suurempi on lehtien hylkivä voima ja sitä suurempi on kulma, jossa ne hajaantuvat. Siksi sähköskoopin lehtien erotuskulman mukaan voidaan arvioida sähköskoopin varauksen suuruus.

Jos päinvastaisella merkillä, esimerkiksi negatiivisesti, varautunut kappale tuodaan varautuneeseen sähköskooppiin, sen lehtien välinen kulma alkaa pienentyä. Siksi elektroskoopin avulla voit määrittää sähköistetyn kehon varauksen merkin.

Sitä käytetään myös sähkövarausten havaitsemiseen ja mittaamiseen. elektrometri. Sen toimintaperiaate ei eroa merkittävästi elektroskoopista. Elektrometrin pääosa on kevyt alumiinineula, joka voi pyöriä pystyakselin ympäri. Elektrometrin neulan poikkeamakulman perusteella voidaan arvioida sähkömittarin sauvaan siirtyneen varauksen määrä.

Tavoitteet:

koulutus - jatka muodostumista
opiskelijoiden tiedot runkojen sähköistymisestä,
muodostaa opiskelijoiden käsityksiä
sähkökenttä ja sen ominaisuudet, esittele
sähköskooppi (elektrometri) -laitteella.

kehittää - jatkaa työtä
kehittää taitoja tehdä yleisempiä johtopäätöksiä ja
havaintojen perusteella tehtyjä yleistyksiä.

koulutus - edistää muodostumista
maailmankatsomusajatus, ilmiöiden tunnettavuus ja
ympäröivän maailman ominaisuudet kasvavat
opiskelijoiden kognitiivinen kiinnostus
käyttämällä ICT:tä.

Oppitunnin jälkeen opiskelija tietää:

Elektroskoopin rakenne ja tarkoitus
(elektrometri).
Sähkökentän käsitteet, sähkövoimat.
Johtimet ja eristeet.

Tunnista ja järjestä ne
tietoa kehon sähköistymisestä.
Selitä sähkökentän toimintaa
siihen syötetty sähkövaraus.
Syventää tietoa kehon sähköistymisestä.
Kehittää älyllisiä taitoja.

Oppitunnin rakenne:

organisatorinen vaihe.
Toisto aiemman tiedon päivittämiseksi.
Uuden tiedon muodostuminen.
Konsolidointi, mukaan lukien uuden tiedon soveltaminen
muuttunut tilanne.
Kotitehtävät.
Yhteenveto oppitunnista.

Elektroskooppi (1 kopio).
Sähkömittari (2 kpl), metallia
kapellimestari, pallo.
Elektrofori kone.
"Sultaanit".
Lasi ja eboniitti sauva; (villa, silkki).
Esittely.

Oppitunnin rakenteelliset elementit	Opettajan toiminta	Opiskelijoiden toimintaa
Ajan järjestäminen	Varmistaa opiskelijan yleisen valmiuden työskennellä.	Kuuntele opettajia.
Motivoiva - suuntaa-antava	Toistaaksesi materiaalin, opit edellisellä oppitunnilla, pidä lyhyt etukysely: 1. Mitkä ovat nämä kaksi maksutyyppiä? olemassa luonnossa, kuten niitä kutsutaan ja tarkoittaa? vastaavat maksut? Miten kehot ovat vuorovaikutuksessa keskenään? toisin kuin maksut? Voiko sama runko esimerkiksi eboniittia sauva, sähköistyy hankautuessaan negatiivinen, sitten positiivinen? Onko mahdollista ladata kitkan sähköistettynä vain yksi ruumiista koskettaa? Vastaus perustella. Onko ilmaus oikea: "Kitkan aikana, maksut"? Miksi? 2. Tarjoaa kirjallisen kokeen suorittamisen Harjoittele.	1. Vastaa kysymyksiin. 2. Työskentele itsenäisesti testin kanssa.
Uuden tiedon muodostuminen	Runkojen sähköistys voidaan suorittaa ei vain kitkan, vaan myös kosketuksen kautta. Kokemuksen osoittaminen (esimerkiksi teoreettiset johtopäätökset): a) tuo nael. Ebony kiinni hihassa. b) holkki vedetään puoleensa ja sitten hylätään, miksi? c) tarkistetaan negatiivisen varauksen olemassaolo hihassa (tuo positiivisesti varautunut lasitanko hihaan) - se houkuttelee.	Kuuntele opettajaa, seuraa edistymistä kokemus, joka toimii lähtökohtana sähköistyksen kokeellinen perustelu ota yhteyttä, osallistu keskusteluun. Tehdä muistiinpanoja muistikirjaan.
	Tarkastetusta fysikaalisesta ilmiöstä perustuu laitteiden toimintaan, kuten sähköskooppi ja elektrometri. Esittely instrumentit a) sähköskooppiinstrumentti havaitsemiseen sähköposti maksut; Niiden suunnittelu on yksinkertainen: muovitulppa metallikehyksessä menee metallitangon läpi päässä johon on kiinnitetty kaksi ohutta paperiarkkia. Runko on peitetty lasilla molemmilta puolilta. Laitteen ja toimintaperiaatteen esittely sähköskooppi, opettaja kysyy oppilailta kysymyksiä: Miten käyttämällä paperia löytääksesi Onko keho sähköistetty? Kuten sähköskoopin lehtien erotuskulmassa arvioi sen syytteen? Sähkökokeissa käytä ja toinen, edistyneempi instrumentti on elektrometri. Tässä kevytmetallinen nuoli latautuu metallitangosta alkaen siitä mitä suuremmassa kulmassa, sitä enemmän ne latautuvat.	Kuuntele opettajaa, seuraa edistymistä kokeile, vastaa kysymyksiin, löydä yhtäläisyyksiä ja eroja laitteessa ja periaatteessa laitteiden toiminta, tee johtopäätökset.
	Erota aineet, jotka ovat sähkön johtimet ja ei-johtimet veloittaa. Kokemusesittely: ladattu sähköskooppi liitetään ensin lataamattomaan metallijohdin ja sitten lasi tai eboniittisauva, ensimmäisessä tapauksessa panos menee läpi, mutta toisessa ei läpäise lataamaton sähköskooppi.	Kuuntele opettajaa, työskentele oppikirjan kanssa (s. 27 - s. 63), tutustu johtimiin ja sähkön dielektrikot, tee johtopäätökset kokemus (toisen tiedon hankinnan tason tunnistaminen)
	Kaikki kehot, jotka houkuttelevat ladatut kappaleet - ovat sähköistettyjä, mikä tarkoittaa, että ne vuorovaikutusvoimat vaikuttavat, näitä voimia kutsutaan sähköinen (voimat, joilla el. Kenttä koskee siihen syötettyä sähköpostia. Lataa. Mitä tahansa Varautunutta kappaletta ympäröi sähkökenttä (erityinen aine, joka eroaa aineesta). Yhden varauksen kenttä vaikuttaa toisen kenttään.	Kuuntele opettajaa, kirjoita vihkoon vastaa kysymyksiin keskustelun aikana.
Toisto ja systematisointi tietoa	Keskustelu kohtiin 27, 28 liittyvistä kysymyksistä:	Kysymyksiin vastaaminen (paljastaminen kolmas tiedon hankinnan taso) päättää laadukkaat tehtävät, tiedon soveltaminen uuteen tilanteita.
	Kuten paperipalojen kanssa tunnistaa, onko keho sähköistynyt?
	Kuvaile koulun laitetta sähköskooppi.
	Mitä tulee lehtien erotuskulmaan sähköskooppi arvioi sen latauksen?
	Mitä eroa on avaruudella ympäröivä sähköistetty runko, alkaen sähköistämätöntä ympäröivää tilaa ruumis?
	Laatuongelmien ratkaiseminen (tiedon soveltaminen uudessa tilanteessa).
	Miksi sähköskoopin sauva on aina tehdä metallia?
	Miksi elektrometri purkautuu, jos kosketa sen palloa (sauvaa) sormillasi?
	Sähkökentässä tasaisesti ladattu pallo t. A on ladattu pölyhiukkanen. Mikä on siihen vaikuttavan voiman suunta pölyhiukkanen pellon puolelta?
	Vaikuttaako pölyhiukkasen kenttä palloon?
	Miksi salamanvarren alapää täytyy haudata maahan, työskentelemään maadoituslaitteet?
	Ovatko he tiiviissä vuorovaikutuksessa sisällä sähkövaraukset ilmaton tila (esimerkiksi Kuussa, missä ei tunnelmaa)
Kotitehtävien järjestäminen.	Lue ja vastaa kysymyksiin s. 27-28. Kehottaa oppilaita tekemään omia sähköskooppi.	Kotitehtävien kirjaaminen päiväkirjoihin Harjoittele.
heijastava	Opettaja pyytää oppilaita vastaamaan kysymykset: mikä kysymys oli mielenkiintoisin, yksinkertaisin, vaikein.	He vastaavat kysymyksiin.

Jos kävelit ympäriinsä synteettisestä kankaasta valmistetuissa vaatteissa, on erittäin todennäköistä, että tunnet pian epämiellyttäviä seurauksia tällaisesta toiminnasta. Kehosi sähköistyy, ja kun tervehdit ystävää tai kosketat ovenkahvaa, tunnet voimakkaan virran tärähdyksen.

Se ei ole kohtalokasta tai vaarallista, mutta se ei ole kovin miellyttävää. Jokainen on kokenut jotain tällaista ainakin kerran elämässään. Mutta usein huomaamme, että olemme sähköistyneitä jo seurauksista. Onko mahdollista tietää, että keho on sähköistynyt jollain miellyttävämmällä tavalla kuin virransyöttö? Voi.

Mikä on sähköskooppi ja elektrometri?

Yksinkertaisin laite sähköistyksen määrittämiseen on elektroskooppi. Sen toimintaperiaate on hyvin yksinkertainen. Jos kosketat sähköskooppia rungolla, jossa on jonkinlainen varaus, tämä varaus siirtyy sähköskoopin sisällä olevaan metallitankoon, jossa on terälehtiä. Terälehdet saavat saman merkin varauksen ja hajaantuvat saman merkin panoksen hylkäämänä toisistaan. Vaa'alta näet latauksen koon riipuksissa. Toinen sähköskooppityyppi on elektrometri. Terälehtien sijasta siihen kiinnitetään nuoli metallitankoon. Mutta toimintaperiaate on sama - sauva ja nuoli latautuvat ja hylkivät toisiaan. Nuolen taipuman määrä osoittaa asteikon varaustason.

Sähkövarauksen jako

Herää kysymys - jos varaus voi olla erilainen, niin pienimmällä varauksella on jokin arvo, jota ei voida jakaa? Loppujen lopuksi voit vähentää maksua. Esimerkiksi yhdistämällä ladattu ja varaamaton sähköskooppi langalla, jaamme varauksen tasan, minkä näemme molemmilla asteikoilla. Purkattuamme yhden elektroskoopin käsin, jaamme jälleen latauksen. Ja niin edelleen, kunnes varauksen arvo on pienempi kuin sähköskoopin asteikon vähimmäisjako. Käyttämällä instrumentteja hienovaraisempiin mittauksiin pystyttiin toteamaan, että sähkövarauksen jakautuminen ei ole ääretön. Pienimmän varauksen arvo on merkitty kirjaimella e ja sitä kutsutaan alkeisvaraukseksi. e=0,000000000000000000016 Cl=1,6*(10)^(-19) Cl (Coulomb). Tämä arvo on miljardeja kertoja pienempi kuin varausmäärä, jonka saamme sähköistämällä hiukset kamalla.

Sähkökentän ydin

Toinen kysymys, joka herää tutkittaessa sähköistymisen ilmiötä, on seuraava. Varauksen siirtämiseksi meidän täytyy koskettaa sähköistettyä kappaletta suoraan toiseen kappaleeseen, mutta jotta varaus vaikuttaisi toiseen kappaleeseen, suoraa kosketusta ei tarvita. Joten sähköistetty lasisauva vetää puoleensa paperinpaloja kaukaa koskematta niihin. Ehkä tämä vetovoima välittyy ilmassa? Mutta kokeet osoittavat, että ilmattomassa tilassa vetovoiman vaikutus säilyy. Mitä se sitten on?

Tämä ilmiö selittyy tietyntyyppisen aineen olemassaololla varautuneiden kappaleiden ympärillä - sähkökentällä. Sähkökentällä 8. luokan fysiikan kurssilla annetaan seuraava määritelmä: sähkökenttä on aineesta erilainen aine, joka on jokaisen sähkövarauksen ympärillä ja pystyy vaikuttamaan muihin varauksiin. Rehellisesti sanottuna ei ole vieläkään selvää vastausta, mikä se on ja mitkä ovat sen syyt. Kaikki, mitä tiedämme sähkökentästä ja sen vaikutuksista, on vahvistettu empiirisesti. Mutta tiede etenee, ja haluan uskoa, että tämä asia ratkaistaan jonakin päivänä täydellisen selkeyden saavuttamiseksi. Lisäksi, vaikka emme täysin ymmärrä sähkökentän olemassaolon luonnetta, olemme kuitenkin jo oppineet melko hyvin käyttämään tätä ilmiötä ihmiskunnan hyväksi.

§ 1 Elektroskooppi ja elektrometri, toimintaperiaate

On olemassa laitteita, joilla voit havaita kappaleiden sähköistymisen, tämä on sähköskooppi ja elektrometri.

Elektroskooppi (kreikan sanoista "elektroni" ja skopeo - tarkkailla, havaita) on laite, jota käytetään havaitsemaan sähkövarauksia.

Laitteen käyttötarkoitus:

latauksen havaitseminen;

Panoksen merkin määrittäminen;

Varauksen suuruuden arvioiminen.

Elektroskooppi koostuu metallitangosta, johon on ripustettu kaksi helposti siirrettävää paperi- tai folioliuskaa. Tanko on kiinnitetty eboniittitulpalla lieriömäisen metallikotelon sisään, joka on suljettu lasisuojuksilla.

Elektroskoopin toimintaperiaate perustuu sähköistymisilmiöön. Kun hiertynyt lasisauva (positiivisesti varautunut) joutuu kosketuksiin laitteen (elektroskoopin) kanssa, sähkövaraukset virtaavat sauvan läpi lehtiin. Kun varausmerkki on sama, kappaleet alkavat hylätä, joten elektroskoopin lehdet eroavat tietyssä kulmassa. Lehtien kuluminen suuremmassa kulmassa tapahtuu, kun sähköskooppiin kohdistetaan suurempi varaus, mikä tarkoittaa, että se johtaa kappaleiden välisen hylkimisvoiman lisääntymiseen (kuva). Siksi lehtien erotuskulman avulla voit saada selville elektroskoopin varauksen suuruuden. Jos negatiivisesti varautunut kappale tuodaan positiivisesti varautuneeseen laitteeseen, huomaamme, että lehtien välinen kulma pienenee. Johtopäätös: elektroskoopin avulla voidaan selvittää tutkitun kehon varauksen merkki.

Elektroskoopin lisäksi voidaan erottaa vielä yksi laite - elektrometri. Laitteiden toimintaperiaate on käytännössä sama. Sähkömittarissa on kevyt alumiininen osoitin, jonka avulla poikkeamakulman avulla saadaan selville sähkömittarin sauvaan kohdistuneen varauksen määrä.

§ 2 Sähkökenttä ja sen ominaisuudet

Kappaleet sähköistetään seuraavasti: ne siirtävät niihin positiivisen tai negatiivisen varauksen, mikä lisää tai pienentää varauksen suuruutta. Tässä tapauksessa kehot hankkivat erilaisia ominaisuuksia ja pystyvät houkuttelemaan tai hylkimään muita kappaleita. Miten ruumis "ymmärtää", että toisen varaus täytyy vetää puoleensa tai torjua? Vastataksesi tähän kysymykseen sinun on löydettävä erityinen aineen muoto - "sähkökenttä".

Sähköistetään samalla nimellä (sama merkki) metallipallo muovitelineessä ja kevyt korkkipallo langalla (kutsutaanko sitä testipalloksi). Siirrämme sen avaruuden eri kohtiin suuren pallon ympärillä. Huomaamme, että jokaisessa pisteessä avaruudessa sähköistetyn kappaleen ympärillä havaitaan voima, joka vaikuttaa testipalloon. Sen olemassaolo havaitaan pallolangan poikkeaman perusteella. Kun pallo siirtyy pois testipallosta, langalla oleva pallo poikkeaa vähemmän, joten siihen vaikuttava voima vähenee (langan tasapainoasennosta poikkeaman kulman verran).

Joten jokaisessa avaruuden pisteessä sähköistettyjen tai magnetoitujen kappaleiden ympärillä on niin kutsuttu voimakenttä, joka voi vaikuttaa muihin kappaleisiin.

Sähkökenttä on erityinen aine, joka syntyy sähköisesti lepäävästä varauksesta ja joka vaikuttaa jollain voimalla tähän kenttään sijoitettuun vapaaseen varaukseen.

Kentän ominaisuudet:

1. Se on materiaalia, koska se vaikuttaa aineellisiin esineisiin (kevyt vapaa runko - hiha).

2. Se on todellinen, koska se on olemassa kaikkialla ja jopa tyhjiössä (ilmattomassa tilassa) ja ihmisestä riippumatta.

3. Näkymättömästi ja ei vaikuta ihmisen aisteihin.

4. Sillä ei ole tiettyä kokoa, reunaa tai muotoa.

5. Se vie kaiken tilan, joka ympäröi tiettyä varattua kappaletta.

6. Kun siirryt pois latauksesta, kenttä heikkenee.

7. Hänellä on energiaa.

8. Sähkökentille kaksi periaatetta ovat luontaisia: riippumattomuusperiaate (jos kenttiä on useita, niin jokainen kenttä on olemassa toisistaan riippumatta), superpositioperiaate (superpositio) - kentät eivät vääristä toisiaan.

9. Siellä on noin varautunut kappale, hiukkasia. Jokaisella varatulla kappaleella on oma sähkökenttänsä ympärillään.

10. Kenttä havaitaan tietyn voiman vaikutuksesta vapaasti riippuvaan varautuneeseen kappaleeseen, tätä voimaa kutsutaan sähköiseksi.

§ 3 Sähkökenttäjohdot

Kentän graafiseksi esittämiseksi ja sen etenemissuunnan selvittämiseksi on käytettävä kenttäviivamenetelmää.

Tätä varten tehdään kokeilu.

Otetaan kaksi metallipalloa muovitelineisiin sekä neula, myös telineeseen asennettuna. Asetamme pallot 40-50 cm:n etäisyydelle toisistaan, ja niiden väliin - teline neulalla. Tasapainotamme sen päälle kuivaa puulastua. Kuten näette, palloilla on erilaiset varausmerkit, näemme, että suikale kääntyy ympäri niin, että se on pallot yhdistävällä suoralla linjalla (katso kuvan yläosa).

Jos asetamme sirun eri paikkoihin pallojen lähelle (katso kuva), huomaamme, että se sijoittuu henkisesti piirretyille kaareville viivoille, jotka yhdistävät pallot; tältä sähkökenttäviivat näyttävät.

Osoitetaan mielenkiintoinen tapaus: on olemassa varautuneita ruumiita. Asetamme lasin niiden päälle ja kaadamme lasin pinnalle hienonnetut karvat. Kentän vaikutuksesta he alkavat suuntautua mielenkiintoisella tavalla, näkyviin tulee ”kuva”, joka näyttää ruumiiden sijainnin. (katso kuvat alla). Vasemmalla ja oikealla ne on suunnattu positiivisesti ja negatiivisesti varautuneiden hiukkasten ympärille ja keskiosassa - vastakkaisesti varautuneiden pallojen ympärille.

Voimalinjat on kuvattu "useammiksi" viivoiksi, joissa löytyy suurempi sähkövaraus ja siten suuri sähkövoima, kun tietty kenttä kohdistetaan kehoon. Voimalinjojen malli näyttää voiman suuruuden ja kentän suunnan kenttään sijoitetuissa hiukkasissa.

Siellä on laite, jolla saat selville latauksen suuruuden ja merkin, mikä on tärkeää sähköisiä ilmiöitä. Myös sähkökenttä on "yhdistetty" varaukseen. Kun varaus liikkuu toiseen suuntaan, kenttä seuraa sitä välittömästi.

Luettelo käytetystä kirjallisuudesta:

Fysiikka. Luokka 8: Oppikirja oppilaitoksille / A.V. Peryshkin. – M.: Bustard, 2010.
Fysiikka 7-9. Oppikirja. I.V. Krivchenko.
Fysiikka. Hakemisto. O.F. Kabardin. - M.: AST-PRESS, 2010.

Sähkökentän ominaisuudet 1. Esiintyy varautuneiden kappaleiden ympärillä 2. Näkymättömästi, toiminnan ja instrumenttien avulla määrättynä 3. Kuvattu voimalinjoilla 4. Viivat osoittavat kentästä positiivisesti varautuneeseen hiukkaseen vaikuttavan voiman suunnan asetettu siihen.

Laske ... Kuinka monta ylimääräistä elektronia sisältää kappale, jonka varaus on 4,8 10-16 C? Identtiset metallipallot varauksilla -7q ja 11q saatettiin kosketukseen ja siirrettiin erilleen samalle etäisyydelle. Mitkä ovat pallojen lataukset? 3. Jos kehosta puuttuu viisi elektronia, mikä on sen merkki- ja varausmoduuli?

Tarkista itsesi: 1. Identtiset metallipallot, joiden varaukset ovat 7e ja 15e, saatetaan kosketukseen ja siirrettiin sitten erilleen samalle etäisyydelle. Mikä oli pallojen varaus? 2. Voidaanko sanoa, että järjestelmän varaus on tähän järjestelmään kuuluvien kappaleiden varausten summa? 3. Mikä on sen prosessin nimi, joka johtaa varausten ilmaantumiseen kehoon? 4. Mikä on Rutherfordin atomin rakenne?

5. Jos keho on sähköisesti neutraali, tarkoittaako se, ettei se sisällä sähkövarauksia? 5. Jos keho on sähköisesti neutraali, tarkoittaako se, ettei se sisällä sähkövarauksia? 6. Jos varausten määrä suljetussa järjestelmässä on vähentynyt, tarkoittaako tämä, että koko järjestelmän varaus on laskenut? 7. Miten vastakkaiset varaukset ovat vuorovaikutuksessa? 8. Kuinka monta tyyppistä varausta kultaatomi sisältää? 9. Mikä on Thomson-atomin rakenne?

Teosta voidaan käyttää oppitunneille ja raporteille aiheesta "Filosofia"

Tästä sivuston osiosta voit ladata valmiita esityksiä filosofiasta ja filosofisista tieteistä. Valmis filosofian esitys sisältää kuvituksia, valokuvia, kaavioita, taulukoita ja pääteemoja tutkittavasta aiheesta. Filosofian esitys on hyvä tapa esittää monimutkaista materiaalia visuaalisella tavalla. Meidän kokoelma valmiita esityksiä Filosofia kattaa kaikki koulutusprosessin filosofiset aiheet sekä koulussa että yliopistossa.