1-й семестр

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ

1. Электрическое поле

· Заряд и электромагнитное взаимодействие

· Электрическое поле

· Электроскоп

· Закон Кулона

Тематическое планирование

Урок 1/1

Тема. Заряд и электромагнитное взаимодействие

Цель урока: познакомить учащихся с явлением электризации тел; доказать существование двух типов зарядов и объяснить их взаимодействие.

Тип урока: урок изучения нового материала.

План урока

ИЗУЧЕНИЕ НОВОГО МАТЕРИАЛА

1. Знакомим с электрическим зарядом и его носителями

История изучения электричества интересная и поучительная. Некоторые, наиболее значимые исторические примеры, можно использовать на уроках для повышения интереса к теме.

Греческий философ Фалес Милетский, живший в 624-547 г. до нашей эры, открыл, что янтарь, потертый о мех, приобретает свойство притягивать мелкие предметы - пушинки, соломинки и т.д. Это свойство в течение ряда столетий приписывалось только янтарю, от названия которого и произошло слово «электричество».

Одним из основателей учения об электричестве является Уильям Гильберт (1540-1603, Англия). Он был одним из первых ученых, утвердивших эксперимент как основу исследования. Он показал, что во время трения электризуется не только янтарь, но и много других веществ и что притягивают они не только пылинки, но и металлы, дерево, бумага, камешки и даже воду и масло.

Следующим этапом в развитии учения об электричестве были опыты немецкого ученого Отто фон Герике (1602-1686). Он построил первую электростатическую машину, основанную на принципе трения. С помощью этого прибора Герике обнаружил, что, кроме притяжения, существует и электрическое отталкивание.

Убедиться в существовании электрической взаимодействия можно с помощью простых опытов по электризации.

В ходе опытов необходимо обратить внимание учащихся на то, что наэлектризованные тела взаимодействуют друг с другом с разными силами. Почему? Пытаясь разобраться с этим вопросом, подводим учащихся к определению понятия «электрический заряд».

Чтобы иметь возможность количественно определять интенсивность электромагнитного взаимодействия, физики, по аналогии с массой, определяет меру гравитационного взаимодействия частиц (тел), ввели еще одну физическую величину - электрический заряд.

Ø Электрический заряд - это свойство тел или частиц, характеризующий интенсивность их электромагнитных взаимодействий. Природа «носителей» электрических зарядов долгое время оставалась загадочной. Первый шаг к ее разгадке сделал английский ученый Дж. Дж. Томсон в 1897 году. Он обнаружил, что при мощных электрических разрядах возникают потоки чрезвычайно легких электрически заряженных частиц.

Открытую Томсоном частицу в честь электрона-янтаря - «первой электрической вещества» - назвали электроном. Электрон был первой из открытых учеными элементарных частиц, то есть мелких частиц вещества.

Следующий шаг к разгадке природы электричества сделал в начале ХХ века английский ученый Резерфорд. Исследуя строение атома, он доказал, что в центре атома находится очень маленькое положительно заряженное ядро, в котором сосредоточена почти вся масса атома, а отрицательно заряженные электроны движутся вокруг ядра.

Так выяснилось, где именно внутри вещества «сосредоточены» положительные и отрицательные заряды: положительные - в ядрах атомов, а отрицательные - в электронах.

2. Два типа электрических зарядов

В начале XVIII века французский ученый Шарль Дюфе объяснил притяжение и отталкивание наэлектризованных тел существованием двух типов электрических зарядов: если тела имеют электрические заряды того же типа, они отталкиваются, а если разных типов, то притягиваются.

Американский ученый Бенджамин Франклин предложил назвать электрические заряды одного типа позитивными, а другого типа - отрицательными. Обосновывал он это тем, что тела, имеющие заряды разных типов, могут, контактируя друг с другом, полностью разрядиться, то есть потерять заряды. А это напоминало добавление равных по модулям чисел разных знаков, когда в результате получаем ноль.

Обобщая опытные данные о взаимодействии заряженных тел и частиц, можно сделать вывод:

Ø одноименно заряженные тела отталкиваются, а разноименно заряженные - притягиваются.

Электрический заряд переносится только заряженными частицами: электрического заряда без частиц не существует. Заряженные частицы называют носителями электрического заряда. Помня об этом, мы будем, однако, для краткости называть иногда заряженные частицы просто зарядами.

Наиболее «активный» носитель электрического заряда - электрон, что обусловлено прежде всего его малой массой. Например, электроны являются носителями заряда в металлах.

Многими исследованиями было доказано, что все известные элементарные частицы не имеют электрического заряда (такие частицы называются нейтральными), или имеют заряд, кратный по модулю заряду электрона. Поэтому модуль заряда электрона назвали элементарным электрическим зарядом. Элементарный электрический заряд обозначается e.

Наименьший положительный заряд - это заряд протона, по модулю равный заряду электрона.

Во время электризации двух тел общее количество электронов в этих телах остается неизменной. Поэтому положительный заряд, который приобретает одно из тел, равен по модулю отрицательному заряду, который приобретается другим телом. В этом выражается закон сохранения электрического заряда:

Ø В электрически изолированной системе алгебраическая сумма зарядов всех тел остается неизменной.

В СИ единицей электрического заряда является кулон (Кл). Эта единица определяется через единицу силы тока - ампер (А).

Заряд электрона равен e = 1,6·10-19 Кл.

3. Вспомним о ионы

Переносить электрический заряд могут и ионы - атомы, потерявшие или получили один или несколько электронов. Атом, потерявший электрон (электроны), становится положительно заряженным ионом, а тот, что получил электрон - отрицательно заряженным.

Например, в растворе каменной соли (химическая формула NaCl) носителями электрического заряда являются положительно заряженные ионы натрия и отрицательно заряженные ионы хлора.

4. Различаем проводники и диэлектрики

Электроны в металлах могут перемещаться по всему куску. А во многих растворах солей, кислот и щелочей по всему объему могут перемещаться ионы (такие растворы называют электролитами).

В общем случае заряженные частицы, которые могут перемещаться по всему объему тела, называют свободными зарядами (в случае металлов - свободными электронами), а вещества, содержащие свободные заряды, называют проводниками.

Поскольку живые ткани содержат растворы солей, они, конечно, являются проводниками (в частности, проводником является тело человека).

Если поместить проводник в электрическое поле, то свободные заряды, находящиеся в нем, начнут двигаться, и в проводнике возникнет направленное движение зарядов, т.е. электрический ток.

Проводники потому так и называются, что они проводят электрический ток.

Во многих веществах: газах, находящихся при не слишком высокой температуры, различных жидкостях (в том числе дистиллированной

воде), стекле, пластмассах, резине и т.д. - свободных зарядов нет. Такие вещества называют диэлектриками (или изоляторами, поскольку они не проводят электрический ток и поэтому изолируют проводники друг от друга).

Вопрос к учащимся в ходе изложения нового материала

· Как можно определить, заряженные тела?

· Как показать, что при столкновении электризуются оба тела?

· Как передать электрический заряд от одного тела другому?

· Как взаимодействуют между собой: а) две эбонитовые палочки, натертые мехом; б) ебонітова палочка, натертая мехом, и стеклянная палочка, натертая шелком?

· Как вы понимаете фразу «электрический заряд является дискретным»?

· Что такое электризация тел? Каким образом можно наэлектризовать тела?

· Тела могут иметь заряд в 1,5 раза больше или меньше заряда электрона?

· В чем заключается отличие проводников от диэлектриков?

ЗАКРЕПЛЕНИЕ ИЗУЧЕННОГО МАТЕРИАЛА

1. Какие опыты доказывают, что существуют электрические заряды двух типов?

2. Иногда во время покраски пульверизатором металлической поверхности ей передают заряд одного знака, а крапелькам краски - заряд противоположного знака. Для чего это нужно?

3. Можно ли наэлектризовать эбонитовую палочку путем трения об эбонитовую пластинку?

4. Почему, когда расчесывают сухие волосы, оно прилипает к пластмассовой расчески?

5. Почему считается, что в природе существуют только два рода электрических зарядов?

Что мы узнали на уроке

· Электрический заряд - это свойство тел или частиц, характеризующий интенсивность их электромагнитных взаимодействий.

· Существуют два типа электрических зарядов - положительные и отрицательные.

· Одноименно заряженные тела отталкиваются, а разноименно заряженные - притягиваются.

· Закон сохранения электрического заряда: в электрически изолированной системе алгебраическая сумма зарядов всех тел остается неизменной.

· В СИ единицей электрического заряда является кулон (Кл).

· Вещества, содержащие свободные заряды, называют проводниками.

Домашнее задание

1. Подр.: § 1.

2. Сб.:

рів1 - № 1.14; 1.15; 1.16; 1.17; 1.18.

рів2 - № 1.40; 1.42; 1.44; 1.46; 1.50.

рів3 - № 1.68; 1.69; 1.70; 1.72; 1.75.

Комментируя домашнее задание, учитель указывает на его «разнорівневість»: учащимся предлагается самим выбирать домашнее задание по уровню сложности (средний, достаточный и высокий). При этом ученик уже не сможет сказать: «Я не смог решить задачу», потому что задачи первого уровня очень просты и не должны вызвать трудностей во время их решения. Вместе с тем, слабый ученик, решив простые задачи и убедившись в своих силах, может попробовать выполнить домашнее задание высшего уровня.

Учитель может заранее распечатать листы с номерами домашнего задания (например, на один урок, на месяц или на четверть) и раздать ученикам. При этом можно предложить детям вклеивать эти листы себе в тетрадь и под ними записывать решения домашних заданий.

Это облегчает контроль для учителя и обеспечивает самоконтроль для учеников.