Перейти к содержанию

Электризация тел. Электрические заряды

Как по наблюдениям обнаружить электризацию, почему одного притяжения недостаточно для определения знака и как опыт приводит к модели двух родов электрического заряда.

Открыт · Презентация · Методичка

Конспект урока

С этого урока начинается раздел «Электромагнитные явления». Мы будем двигаться от наблюдения к модели: сначала выясним, что меняется после контакта и трения двух тел, а уже на следующих занятиях уточним внутреннее строение вещества и механизм переноса заряда.

Сначала наблюдение

Ученик снимает шерстяной свитер, и между тканью и одеждой виден небольшой статический разряд

Иногда при снятии шерстяной одежды слышен треск, в темноте видна короткая искра, а волосы и ткань притягиваются. Похожий эффект возникает, если пластмассовую линейку потереть сухой тканью и поднести к лёгким кусочкам бумаги.

До опыта линейка почти не действует на бумагу. После взаимодействия с тканью она притягивает бумажные кусочки без непосредственного контакта.

Тело, у которого после взаимодействия с другим телом обнаруживаются электрические свойства, называют электризованным, а процесс — электризацией.

Пластмассовая линейка притягивает лёгкие бумажные кусочки

В опыте важно различать три уровня:

  1. Наблюдение: бумага отклоняется и касается линейки.
  2. Вывод: линейка электризована.
  3. Граница вывода: по одному притяжению нельзя установить знак заряда линейки.

Что называют электрическим зарядом

Электрический заряд — физическая величина, которая характеризует способность тел и частиц участвовать в электрическом взаимодействии. Заряд обозначают буквой qq и измеряют в кулонах: [q]=1extКл[q]=1 ext{Кл}.

В обычном состоянии суммарный заряд тела равен нулю: q=0q=0. Такое тело называют электрически нейтральным. Нейтральность не означает, что внутри вещества вообще нет электрических зарядов; подробную модель мы построим после изучения строения атома.

Если суммарный заряд не равен нулю, тело электризовано. Условно различают:

  • положительный заряд: q>0q>0;
  • отрицательный заряд: q<0q<0.

Знаки «плюс» и «минус» — не оценки «хорошо» и «плохо», а названия двух противоположных родов заряда.

Почему нужны два рода заряда

Одно притяжение линейки к бумаге ещё не показывает существование двух родов заряда. Для более сильного доказательства нужно сравнить одинаково подготовленные тела и увидеть не только притяжение, но и отталкивание.

Две одинаково подготовленные полоски прозрачной ленты отклоняются друг от друга

Две полоски прозрачной ленты прикрепляют рядом к непроводящей поверхности, оставляя язычки для захвата. Затем их одновременно отделяют и подвешивают рядом, не касаясь рабочих частей пальцами. Полоски отклоняются друг от друга.

Это особенно важно: нейтральный лёгкий предмет может притянуться к электризованному телу, но устойчивое отталкивание двух подготовленных тел показывает, что оба тела электризованы одинаковым образом.

Сравнение разных пар материалов приводит к выводу: существует два рода электрического заряда. По соглашению заряд стекла, натёртого шёлком, называют положительным, а заряд эбонита или подходящей пластмассы, натёртой шерстью, — отрицательным. Результат конкретного бытового опыта зависит от пары материалов, чистоты поверхности и влажности воздуха, поэтому знак не угадывают по названию предмета.

Электризация — взаимодействие двух тел

Одна и та же пластмассовая палочка до и после электризации ведёт себя по-разному

В опыте участвуют как минимум два тела. Нельзя говорить, что трение само по себе «производит электричество». Контакт и разделение поверхностей изменяют электрическое состояние обоих тел. Трение лишь многократно увеличивает число участков контакта.

На этом уроке достаточно надёжно утверждать:

  • электризация возникает при взаимодействии тел;
  • после взаимодействия электрические свойства могут проявляться у обоих тел;
  • существует два рода зарядов;
  • знак конкретного заряда определяют сравнением с заранее известным эталоном, а не по силе притяжения бумаги.

Микроскопическое объяснение через строение атома, электроны и ионы будет следующим шагом курса. Не будем использовать ещё не построенную модель как готовый ответ.

Мини-исследование с лентами

Работайте парами. Нужны две одинаковые полоски прозрачной ленты, непроводящая поверхность и два чистых сухих язычка для захвата.

До действий перенесите в тетрадь пустой протокол. Заполняйте каждую строку по ходу соответствующего шага, а не по памяти после опыта.

УсловиеПрогнозНаблюдениеДопустимый вывод
До отделения
Сразу после отделения
После касания рабочей части рукой
  1. Запишите прогноз: что произойдёт после одновременного отделения полосок?
  2. Прикрепите полоски рядом, не накладывая одну на другую.
  3. Одновременно отделите их, держась только за язычки.
  4. Медленно сближайте свободные концы и наблюдайте направление отклонения.
  5. Повторите опыт. Если результат изменился, укажите условия: касание пальцами, влажность, загрязнение, разное время ожидания.

Безопасность: не приближайте заряженные предметы к розеткам, компьютерам и другой электронике; не проводите опыт у лица; при повреждении ленты замените её. Домашнее задание не требует повторения опыта.

Частые ошибки

ОшибкаКак сказать точнее
«Трение создаёт заряд из ничего»Электризация происходит при взаимодействии двух тел; подробный механизм уточним после изучения атома.
«Нейтральное тело не содержит зарядов»У нейтрального тела суммарный заряд равен нулю: q=0q=0.
«Если бумага притянулась, заряд положительный»Притяжение показывает электризацию, но не определяет знак.
«Плюс сильнее минуса»Знаки называют два рода заряда и не задают “силу” заряда.
«Любая пластмасса после трения заряжается одинаково»Результат зависит от пары материалов и условий опыта.

Проверь себя

  1. Какое наблюдение позволяет назвать тело электризованным?
  2. Что означает запись q=0q=0?
  3. Почему притяжение бумажных кусочков не определяет знак заряда линейки?
  4. Какое наблюдение в опыте с двумя лентами сильнее простого притяжения?
  5. Почему правильнее говорить «электризация при взаимодействии тел», а не «трение создаёт заряд»?
  6. Какие условия могут сделать опыт с лентами менее повторяемым?

Сначала запиши ответы самостоятельно, затем сравни с разбором.


Ответы

  1. После взаимодействия с другим телом предмет начинает заметно притягивать лёгкие тела или взаимодействовать с другим электризованным телом.
  2. Суммарный электрический заряд тела равен нулю; тело электрически нейтрально.
  3. Нейтральный лёгкий предмет тоже может притягиваться к электризованному телу, поэтому знак без сравнения с эталоном неизвестен.
  4. Устойчивое отталкивание одинаково подготовленных полосок: оно показывает, что электризованы обе полоски.
  5. В процессе участвуют две поверхности, а трение лишь увеличивает контакт; электрическое состояние изменяется у взаимодействующих тел.
  6. Высокая влажность, касание рабочей части пальцами, загрязнение поверхности, неодинаковая подготовка и слишком долгое ожидание.

Короткий итог

  • Электризация — появление у тел электрических свойств после взаимодействия.
  • Электрический заряд обозначают qq; единица СИ — кулон.
  • У нейтрального тела q=0q=0.
  • Существует два рода заряда: положительный и отрицательный.
  • Одно притяжение подтверждает электризацию, но не определяет знак заряда.
  • Следующий урок проверит правила взаимодействия зарядов и работу электроскопа.

Материалы урока

Скачать и открыть

Учителю

2 материала

Презентация · для учителей

Презентация «Электризация тел. Электрические заряды»

Исследовательский вводный урок электрического раздела: наблюдаемые признаки электризации, два рода заряда, опыт с лентами и границы вывода по притяжению лёгких тел.

Скачать PPTX

Методичка · для учителей

Поурочное планирование и опорная схема (РБ)

Электризация тел и два рода заряда: исследовательский сценарий на 45 минут, опыт с лентами, рабочий лист, границы доказательства, ключи и безопасная организация.

Скачать DOCX

Поурочное планирование и опорная схема (РБ)

DOCX

Комментарии

Войдите, чтобы оставлять комментарии.

Пока нет комментариев. Будьте первым!