Что такое электризация через влияние

§ 65. Вторая формулировка теоремы Максвелла.

Так как электрическое смещение сквозь поперечное сечение фарадеевской трубки равно единице, то, следовательно, каждая такая трубка, пересекая некоторую поверхность, привносит в вели­чину полного электрического сме­щения сквозь эту поверхность свою долю, численно равную единице. Таким образом, в однородном электрическом поле смещение D в некоторой точке А (рис. 120)

численно равно количеству фарадеевских трубок, проходящих сквозь квадратный сантиметр поверхности, нормальной к вектору D (см. пунктирные линии на рис. 120). Обозначая через N₁ указанное количество трубок, можем поэтому написать:

d=n₁. (48) В случае неоднородного поля соотношение (48) примет вид:

где dN есть количество фарадеевских трубок, проходящих сквозь элементарную площадку ds, нормальную к вектору D.

Вообще полное электрическое смещение сквозь любую поверх­ность выразится на основании вышеизложенного полным количе­ством (N) фарадеевских трубок, пересекающих рассматриваемую поверхность, т. е.

/ Dcosds=N. (50)

При подсчете числа N мы должны суммировать трубки алгебраи­чески, другими словами, необходимо обращать внимание на то, в каком направлении они пересекают поверхность. Все фарадеевские трубки, пересекающие поверхность в направлении избранной нор­мали к ней, считаются положительными; трубкам же, пересекающим ее в обратном направлении, приписываем знак минус.

Пользуясь соотношением (50) и прилагая его к произвольной замкнутой поверхности, мы можем сформулировать теорему Макс­велла (см. соотношение 31 в § 50) на языке фарадеевских трубок следующим образом:

N=Q, (51)

т. е. полное число фарадеевских трубок, пересекающих некоторую замкнутую поверхность в направлении внешней нормали, равно количеству электричества, находящегося внутри этой поверхности.

Для пояснения новой фор­мулировки теоремы Максвел­ла рассмотрим пример, представленный на рис. 121.

Здесь внутри замкнутой по­верхности 5 представлены три наэлектризованных тела с зарядами +10, -7 и -6. Ясно, конечно, что число фарадеевских трубок, исходя­щих с поверхности заряженного тела или заканчиваю­щихся на нем, в точности равно числу единиц электри­чества того или иного знака, составляющих заряд этого тела. Подсчитывая количество фарадеевских трубок, пересекающих данную замкнутую поверхность s в направлении внешней нормали, получаем;

Полное же количество электричества, находящегося внутри 5, будет:

что и показывает справедливость второй формулировки теоремы Максвелла в приложении к данному частному случаю.

§ 66. Электризация через влияние. Теорема Фарадея.

Так называемая электризация через влияние, т. е. возникновение электрических зарядов на нейтральном до того проводящем теле в случае поднесения его к какому-либо другому заряженному телу, представляется явлением естественно необходимым, если рассматри­вать его с точки зрения заполняющих электрическое поле фарадеев­ских трубок со всеми их свойствами. Действительно, представим себе некоторое тело А, заряженное, например, положительно (рис. 122). Во все стороны от тела А расходятся фарадеевские трубки. Под­несем теперь к телу А некоторое проводящее тело В, предвари­тельно не наэлектризованное. Части фарадеевских трубок, оказавшиеся при этом внутри тела В, не могут сохраниться, так как элек­трическая упругость проводника чрезвычайно мала и непрерывно „уступает» электрической силе (см. § 47). Дело в том, что раз­ность потенциалов, которая в первый момент будет существовать между началом и концом каждого участка фарадеевской трубки

внутри тела В, вызовет в нем появление уравнительных электриче­ских токов. Токи эти будут существовать внутри проводящего тела В до тех пор, пока не исчезнут какие бы то ни было разно­сти потенциалов между отдельными частями тела В. Тогда для всех точек его получим:

При этом во всех точках внутри тела В будем иметь:

E=0 D = 0,

т. е. деформация электрического смещения в объеме тела В исчез­нет, и, следовательно, исчезнут в нем соответствующие части фарадеевских трубок. Джоулево тепло, развивавшееся в теле В под влиянием возникших в нем электрических токов, эквивалентно тому количеству энергии электрического поля, которое в начальный момент, при поднесении те­ла В к телу А, оказалось в объеме тела В в форме энер­гии упругой электрической деформации (§ 67).

Необходимо иметь в виду, что совершенно подобно то­му, как в случае магнитного поля магнитные линии стре­мятся пройти через тело с большой магнитной прони­цаемостью, например, через кусок железа, и сгущаются в нем, так же и в случае электрического поля мы встречаемся с аналогичной картиной. Фарадеевские трубки стремятся сгуститься в теле с сравнительно большой диэлектриче­ской постоянной. Это может быть объяснено наличием бокового распора в системе фарадеевских трубок (§ 68). Так как всякий проводник можно рассматривать как вещество с очень большой диэлектрической постоянной, то естественно, что общее расположе­ние фарадеевских трубок в поле вокруг заряженного тела А пре­терпит некоторое изменение в связи с приближением тела В, и в результате получится нечто подобное тому, что изображено на рис. 122.

Пунктиром в объеме тела В на рисунке 122 показаны исчезнув­шие участки фарадеевских трубок. Мы видим, таким образом, что, благодаря поднесению тела В, некоторые из трубок, исходящих из тела А, претерпели разрыв. При этом они с одной стороны заканчи­ваются на теле В, и здесь мы обнаруживаем в данном случае отрицательную электризацию, а с другой стороны они отходят от тела В с той части его поверхности, которая наиболее удалена от тела А и на которой оказывается положительная электризация. Итак, мы видим, что всегда, при поднесении к заряженному телу некоторого предварительно не наэлектризованного проводника, на

этом последнем наводится (индуктируется) электричество обоих знаков: на стороне, обращенной к заряженному телу, — всегда про­тивоположного знака, а на другой стороне — того же знака, что и основной заряд. Вместе с тем алгебраическая сумма наведенных зарядов обязательно равна нулю, так как они образовались вслед­ствие разрыва фарадеевских трубок.

Рассуждения по поводу разобранного примера (рис. 122) остаются по существу теми же и во всех других случаях электри­зации через влияние. В частности, мы можем подобным образом весьма просто разобраться в том, что должно иметь место в известном опыте Фарадея, когда наэлектризованное тело вносится внутрь некоторой замкнутой камеры, стенки которой сделаны из проводящего мате­риала. Представим себе метал­лический изолированный сосуд В (рис. 123), установленный на изолирующей стойке К. Метал­лическая же крышка В’ снаб­жена снизу крючком, к кото­рому на шелковой нити, пока­занной на рисунке пунктиром, подвешено тело А. Если со­суд В и его крышка В’ вна­чале были не наэлектризованы и если, сняв крышку, наэлек­тризовать где-либо на стороне тело А, например, положительно и затем внести его внутрь со­суда В, то начальная картина расположения фарадеевских трубок, связанных с телом А, может быть схематически представлена так, как это изображено на рис. 123.

При этом все без исключения фарадеевские трубки будут перере­заны стенками сосуда и крышкой его. В толще стенок и крышки соответствующие участки трубок смещения исчезнут подобно тому, как это мы видели в случае рис. 122, и в результате на внутренней по­верхности проводящей камеры появляется (наводится) заряд, По абсо­лютной величине в точности равный заряду тела A, но обратного знака, а на наружной поверхности камеры—заряд и по величине и по знаку тождественный с зарядом тела А. Действительное окончательное распределение наведенных электрических зарядов на стенках камеры В, вообще говоря, будет несколько отличаться от схематически представленного на рис. 123, но количественные соотношения, к которым мы пришли, пользуясь свойствами фарадеевских трубок, всегда и неизменно сохраняют свою силу. Соотношения эти, впер­вые установленные Фарадеем, как результат опытного исследо­вания, мы будем называть, по предложению О. Д. Хвольсона, теоремой Фарадея. В общем виде теорема Фарадея, имеющая

большое значение в учении об электрическом поле, формулируется следующим образом:

Если произвольные наэлектризованные тела поместить внутрь проводящей замкнутой камеры, то одинаковые количества раз­ноименных электричеств, наведенных (индуктированных) на вну­тренней и на внешней поверхности, камеры, равны по абсолютной величине полному количеству электричества, находящегося на введенных в камеру телах, независимо от расположения этих тел.

§ 8. Электризация через влияние.

«Электризация трением» не является единственным способом отделения электронов от положительных ионов. Мы рассмотрим в этом и следующем параграфах два других метода разделения зарядов и получения на телах заряда того или иного знака.

Повторим снова опыт зарядки электроскопа, описанный в § 1, и будем внимательно следить за тем, в какой именно момент листки электроскопа начинают расходиться. Мы увидим, что это происходит еще до того, как заряженное тело коснется стержня прибора. Это показывает, что проводник заряжается не только при контакте с заряженным телом, но и в том случае, когда оно находится на некотором расстоянии. Исследуем подробнее это явление.

Подвесим на изолированном проводнике легкие листки бумаги (рис. 14). Если вначале проводник не заряжен, листки будут в неотклоненном положении. Приблизим теперь к проводнику изолированный металлический шар, сильно заряженный, например, при помощи стеклянной палочки. Мы увидим, что листки, подвешенные у концов тела, в точках и , отклоняются, хотя заряженное тело и не касается проводника. Проводник зарядился через влияние, отчего и само явление получило название «электризация через влияние» или «электрическая индукция». Заряды, полученные посредством электрической индукции, называют наведенными или индуцированными. Листки, подвешенные у середины тела, в точках и , не отклоняются. Значит, индуцированные заряды возникают только на концах тела, а середина его остается нейтральной, или незаряженной. Поднося к листкам, подвешенным в точках и , наэлектризованную стеклянную палочку, легко убедиться, что листки в точке от нее отталкиваются, а листки в точке притягиваются. Это значит, что на удаленном конце проводника возникает заряд того же знака, что и на шаре, а на близлежащих частях возникают заряды другого знака. Удалив заряженный шар, мы увидим, что листки опустятся. Явление протекает совершенно аналогичным образом, если повторить опыт, зарядив шар отрицательно (например, при помощи сургуча).

Рис. 14. При приближении заряженного шара листки в точках и отклоняются, что указывает на появление зарядов в этих точках проводника. Листки в точках и не отклоняются, следовательно, заряда в этих точках нет

С точки зрения электронной теории эти явления легко объясняются существованием в проводнике свободных электронов. При поднесении к проводнику положительного заряда электроны к нему притягиваются и накапливаются на ближайшем конце проводника. На нем оказывается некоторое число «избыточных» электронов, и эта часть проводника заряжается отрицательно. На удаленном конце образуется недостаток электронов и, следовательно, избыток положительных ионов: здесь появляется положительный заряд.

При поднесении к проводнику отрицательно заряженного тела электроны накапливаются на удаленном конце, а на ближнем конце получается избыток положительных ионов. После удаления заряда, вызывающего перемещение электронов, они вновь распределяются по проводнику, так что все участки его оказываются по-прежнему незаряженными.

Перемещение зарядов по проводнику и их накопление на концах его будут продолжаться до тех пор, пока воздействие избыточных зарядов, образовавшихся на концах проводника, не уравновесит те исходящие из шара электрические силы, под влиянием которых происходит перераспределение электронов. Отсутствие заряда у середины тела показывает, что здесь уравновешены силы, исходящие из шара, и силы, с которыми действуют на свободные электроны избыточные заряды, накопившиеся у концов проводника.

Индуцированные заряды можно обособить на соответствующих частях проводника, если в присутствии заряженного тела разделить проводник на части. Такой опыт изображен на рис. 15. В этом случае сместившиеся электроны уже не могут вернуться обратно после удаления заряженного шара, так как между обеими частями проводника находится диэлектрик (воздух). Избыточные электроны распределяются по всей левой части; недостаток электронов в точке частично пополняется из области точки , так что каждая часть проводника оказывается заряженной: левая – зарядом, по знаку противоположным заряду шара, правая – зарядом, одноименным с зарядом шара. Расходятся не только листки в точках и , но и остававшиеся прежде неподвижными листки в точках и .

Рис. 15. Листки в точках остаются отклоненными и после удаления заряженного шара

Этим обстоятельством часто пользуются на практике для зарядки проводников. Для того чтобы этим способом зарядить электроскоп, мы можем приблизить к нему заряженную палочку сургуча (несущую отрицательный заряд) и коснуться стержня электроскопа пальцем. При этом некоторое число электронов под влиянием отталкивания от сургуча уйдет через наше тело в землю, а на стержне и на листках электроскопа образуется некоторый недостаток электронов. Если теперь, предварительно отняв палец, убрать сургучную палочку, электроскоп окажется заряженным и притом положительным зарядом (рис. 16). В этом опыте роль второй части проводника играет наше тело, соединенное с землей.

Рис. 16. Различные стадии зарядки тела через влияние: а) приближая к шарику электроскопа отрицательно заряженный сургуч, мы вызываем на стержне электроскопа положительный заряд, а на его листках – отрицательный заряд; б) не убирая сургуча с отрицательным зарядом, прикасаемся рукой к шарику электроскопа и отводим часть отрицательного заряда электроскопа через свое тело в землю; листки электроскопа спадают; в) убрав палец, а затем убрав сургуч, мы оставляем на электроскопе только положительный заряд, который распределяется между шариком и листками электроскопа

Отметим, что, пользуясь явлением индукции, можно определить знак заряда электроскопа. Приблизим к электроскопу тело с зарядом известного знака, например стеклянную палочку. Нетрудно сообразить, каков знак заряда электроскопа, наблюдая, увеличивается или уменьшается при этом отклонение листков (рис. 17).

Рис. 17. Определение знака неизвестного заряда. При приближении одноименного заряда листки электроскопа отклоняются еще более; при приближении разноименного заряда они спадают

8.1. Объясните способ определения знака заряда электроскопа, изображенный на рис. 17.

8.2. Электроскоп заряжается через влияние при помощи стеклянной палочки. Как будут перемещаться при этом электроны?

8.3. К шарику заряженного электроскопа подносят, не касаясь его, незаряженное металлическое тело. Как изменится отклонение листков? Объясните это явление.

8.4. К положительно заряженному электроскопу подносят тело, заряженное отрицательно. По мере приближения тела отклонение листков электроскопа постепенно уменьшается и спадает до нуля. При дальнейшем приближении тела, однако, отклонение вновь появляется. Что при этом происходит?

8.5. При поднесении руки к заряженному грузику, подвешенному на шелковой нити, он притягивается к руке. Почему это происходит?

Объяснение электрических явлений

В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет.

Получите невероятные возможности

Конспект урока «Объяснение электрических явлений»

Вы уже знаете, что тела являются заряженными или наэлектризованными, если в результате трения они приобрели свойство притягивать к себе лёгкие предметы. А явление, при котором телам сообщаются электрические заряды, называют электризацией. Теперь давайте с вами выясним причину этого явления.

На прошлых уроках мы с вами говорили, что, например, при трении стеклянной палочки о шёлк палочка получает положительный заряд. Как это может произойти? Ведь до начала опыта и палочка, и кусочек шёлка были нейтральны, в чём легко убедиться с помощью электроскопа…

Можно выдвинуть гипотезу о том, что в результате трения отрицательный заряд переходит со стеклянной палочки на шёлк, палочка становится положительно заряженной, а кусочек шёлка — отрицательно заряженным.

Как мы знаем, чтобы подтвердить или опровергнуть любую гипотезу, её надо проверить с помощью эксперимента. Проделаем такой опыт. Поднесём к подвешенной на нити стеклянной палочке кусочек шёлка, о который её предварительно потёрли.

Палочка к нему притягивается. Это подтверждает наше предположение о том, что палочка и шёлк получили заряды противоположного знака. Поскольку стеклянная палочка заряжена положительно, то можно сделать вывод, что шёлк заряжен отрицательно.

Будем считать, что одного эксперимента недостаточно, так как он может дать случайный результат. Проделаем другой опыт: к отрицательно заряженной эбонитовой палочке поднесём тот же кусочек шёлка

Палочка от него оттолкнулась. Значит, можно сделать тот же вывод: шёлк заряжен отрицательно.

Таким образом, наша гипотеза подтвердилась. Действительно, в результате электризации, в которой обязательно участвуют два тела, происходит перераспределение зарядов. При этом электризуются оба тела, приобретая заряды противоположных знаков.

Для того чтобы объяснить, почему при электризации тело становится заряженным, проделаем следующий опыт. Возьмём электрометр, на который сверху надет полый металлический шар. Наэлектризуем трением друг о друга две пластинки — эбонитовую и плексигласовую. Внесём сначала одну из них внутрь полого шара электрометра и убедимся, что он зарядился.

Затем внесём внутрь шара вторую пластинку. Результат будет таким же: стрелка электрометра отклонится на такой же угол. Это убеждает нас в том, что каждая из пластинок действительно заряжается при трении друг о друга.

Теперь внесём внутрь шара одновременно обе заряженные пластинки. Электрометр в этом случае не обнаруживает заряда — стрелка его не отклоняется.

Данный опыт позволяет ещё раз убедиться не только в том, что при электризации тела приобретают заряды противоположных знаков, но и в том, что эти заряды равны по модулю. Именно поэтому стрелка электрометра при внесении внутрь шара двух потёртых друг о друга пластин остаётся на нуле. Иначе говоря, алгебраическая сумма зарядов обеих пластинок и до, и после электризации равна нулю.

Мы уже знаем, что заряженное тело притягивает к себе другое заряженное тело, если их заряды разноимённые. Но почему к заряженному телу притягиваются незаряженные тела?

Первым почти верное объяснение данным явлениям дал Б. Франклин. Он считал, что в любом незаряженном теле положительное и отрицательное электричество присутствуют всегда, но в равных количествах, так что имеет место их компенсация.

Мы же с вами ответим на возникший вопрос, проведя такой опыт. Поднесём к шарику незаряженного электроскопа, не касаясь его, наэлектризованную палочку. Электроскоп фиксирует появление на листочках заряда.

Уберём палочку — листочки спадают. Значит, заряд от палочки к листочкам электроскопа не перешёл через воздух, а появился под влиянием заряженной палочки.

Зная, что заряд может перемещаться в теле, мы можем объяснить произошедшее. Итак, в любом незаряженном теле всегда имеются равные количества зарядов противоположных знаков, равномерно распределённых по всему телу.

Заряд на поднесённой к электроскопу палочке притягивает к себе разноимённый и отталкивает одноимённый заряд на стержне и листочках электроскопа, что и объясняет появление заряда на листочках.

Это можно подтвердить более наглядным опытом. Поднесём наэлектризованную палочку к одному из двух незаряженных электроскопов, соединённых проводящей перемычкой — оба прибора фиксируют появление заряда.

Почему это происходит? Дело в том, что два электроскопа и проводящая перемычка образуют сейчас один большой проводник, на ближайшей части которого распределён разноимённый заряд, а на дальней — одноименный. Отодвинем палочку — листочки электроскопов возвращаются в начальное положение.

Теперь при поднесённой палочке уберём соединительную перемычку — оба прибора останутся заряженными.

В том, что это равные разноимённые заряды, можно убедиться, вернув назад перемычку, соединяющую приборы — листочки в обоих приборах возвращаются в начальное положение.

Перераспределение зарядов в теле, вызываемое воздействием другого заряженного тела, называется электризацией через влияние или электростатической индукцией.

Электризация через влияние происходит чрезвычайно часто. Например, следствием электризации через влияние является молния (или грозовой разряд).

Происхождение молнии объясняется следующим образом. Облака, проносимые над Землёй ветром с большой скоростью, электризуются. Вокруг этих облаков возникает сильное электрическое поле. На ближайших к ним телах в результате электростатической индукции возникает электрический заряд противоположного знака. Такими телами являются другие облака, а также поверхность Земли с находящимися на ней высокими предметами.

Если два облака с электрическими зарядами противоположного знака приближаются друг к другу на достаточно близкое расстояние, то между ними происходит разряд — молния, которая сопровождается громом.

Если грозовая туча имеет, например, отрицательный электрический заряд, и проходит близко к поверхности Земли, то создаваемое этим электрическим зарядом поле возбуждает в предметах на Земле положительный электрический заряд.

Между тучей и заряженными предметами может произойти разряд.

Это же явление играет важную роль во многих технических устройствах, с которыми вы познакомитесь при последующем изучении физики. В кабинетах физики часто применяют изобретённую ещё в XIX в/ немецким физиком А. Тёплером электрофорную машину, в которой используется как электризация трением, так и электризация через влияние.

Это позволяет создать на шариках прибора значительные разноимённые электрические заряды.

На прошлом уроке мы с вами говорили о строении атома. И узнали, что атом — это довольно сложное образование: в центре атома находится положительно заряженное ядро, которое состоит из протонов и нейтронов, а вокруг ядра по замкнутым орбитам вращаются электроны.

Зная строение атома, можно объяснить, что происходит при электризации тел. Электроны, находящиеся вдали от ядра, сравнительно слабо удерживаются ядром. Отделившись от одного атома, эти электроны могут присоединиться к другому. Этим и объясняется, что на одном теле может образоваться избыток электронов, а на другом — недостаток. В первом случае тело становится отрицательно заряженным, во втором — положительно.

Этим же объясняется существование проводников и диэлектриков. Чем слабее притягиваются электроны к ядру, тем больше вероятность, что они могут покинуть своё место и начать двигаться между атомами. Такие электроны называют свободными. Те вещества, в которых есть свободные электроны, являются проводниками.

Если же свободных электронов в веществе нет (или их количество очень мало), то вещество является диэлектриком.

Ещё раз обращаем ваше внимание на то, что во всех рассмотренных нами опытах ни положительные, ни отрицательные заряды не создавались. Они существовали в телах уже до опыта. При этом положительный заряд каждого из тел был равен его отрицательному заряду. Поэтому тела изначально были электрически нейтральны. Таким образом, при электризации заряды в теле не создаются, а только перераспределяются.

Экспериментальным путём было установлено, что распределение заряда зависит от размеров взаимодействующих тел. Например, если заряд передают от заряженного шара незаряженному шару точно такого же размера, то заряд разделится пополам.

Однако, если незаряженный шар больше, то на него перейдёт больше половины заряда.

Поэтому, чем больше тело, которому передают заряд, тем большая часть заряда на него перейдёт.

Именно на этом факте основано заземление, то есть электрическое соединение предмета из проводящего материала с Землёй. Заземление применяется в тех случаях, когда необходимо сделать тело электрически нейтральным. Поскольку размеры Земли огромны по сравнению с размерами тел, находящимися на Земле, то можно считать, что тело передаёт Земле весь свой заряд. Например, это используется для создания громоотводов: при попадании в него молнии, громоотвод просто уводит заряд молнии в землю, не принося никакого вреда.

Кроме того, наведённый тучей на здание электрический заряд немедленно стекает с громоотвода в Землю, тем самым не только предохраняя здание от удара молнии, но и уменьшая вероятность её удара в данное здание.

Теперь можно сформулировать закон сохранения электрического заряда, в основу которого легла гипотеза Б. Франклина, выдвинутая им в 1747 г., и подтверждённая в 1843г. М. Фарадеем: алгебраическая сумма электрических зарядов тел остаётся постоянной.

Это один из самых важных законов природы (его называют фундаментальным).

Следует, однако, сразу же сделать одно очень важное уточнение: алгебраическая сумма зарядов сохраняется только в замкнутой системе. Замкнутая система представляет собой совокупность тел, изолированных от других объектов. Так, в рассмотренных опытах по электризации — это два тела: стеклянная палочка и кусок шёлка; эбонитовая палочка и кусок меха.

Закон сохранения электрического заряда имеет очень глубокий физический смысл. Если число зарядов не меняется, то выполнение этого закона очевидно. Однако в старших классах вы узнаете, что частицы могут рождаться и исчезать, образуя новые заряженные частицы, могут взаимно превращаться. Но самое главное, во всех этих сложных процессах закон сохранения электрического заряда выполняется всегда!

8кл_Конспект урока "Электризация через влияние"

Развернутый конспект урока в 8 классе по учебнику Физика -8, Исаченкова, Лещинский, 2018 г.

Просмотр содержимого документа
«8кл_Конспект урока «Электризация через влияние»»

Тема урока: Электризация через влияние.

Летит птица орёл, несёт в зубах огонь,

огневые стрелы пускает, никто её не поймает.

1. Дидактические – создать условия для усвоения нового материала по данной теме, используя элементы проблемного обучения и такие мотивационные приемы, как «занимательность», «практичность теории».

2. Образовательные – обеспечить в ходе урока понимание учащимися явления электризации через влияние, роли «земли» в электростатике, роли молниеотвода в жизни людей. Создать условия для наблюдений различных проявлений электризации через влияние и научного понимания учащимися сущности наблюдаемых явлений, способствовать формированию умений выполнять эксперименты по электризации тел, способствовать формированию умений анализировать неизвестные ранее электрические явления.

3. Развивающие – развивать познавательный интерес, развивать у школьников умения выделять главное, существенное в изучаемом материале, сравнивать, обобщать, логически излагать свои мысли; развивать самостоятельность и волю школьников, используя для этого творческие, экспериментальные задания; развивать эмоции учащихся, создавая на уроке ситуации занимательности; формировать потребность в дополнительном, послеучебном познавательном труде; способствовать обогащению словарного запаса, прививать культуру умственного труда;

4. Воспитательные – приучать детей к аккуратному ведению записей в тетради, к доброжелательному общению, взаимопомощи, к самоконтролю; воспитывать чувство сопереживания за товарищей, формировать познавательный интерес к физике.

Тип урока: комбинированный.

Общие методы обучения: эвристический (метод эвристической беседы), исследовательский (метод исследовательских заданий).

Главная методическая идея: строить урок на деятельностной основе с учетом личностно – ориентированной технологии.

1. Организационный момент

2. Актуализация опорных знаний

3. Подготовка к усвоению нового материала

4. Освоение нового материала

5. Закрепление материала

6. Домашнее задание

1. Этап начальной организации урока.

Задача: подготовить учащихся к работе на уроке.

Содержание: взаимное приветствие учителя и учащихся, определить отсутствующих, проверить готовность учащихся к уроку, организовать внимание учащихся, проверить готовность оборудования.

2. Актуализация опорных знаний.

Задача: вспомнить изученный ранее материал.

Содержание: фронтальный опрос или тест

1. Какое тело называется заряженным? (Если тело может притягивать или отталкивать другие тела, то оно обладает электрическим зарядом. О таком теле говорят, что оно заряжено).

2. Что называется электроскопом? (Прибор, который позволяет обнаружить наличие у тела заряда и оценить его, называется электроскопом).

3. Какие тела называются проводниками? (Это тела, через которые электрические заряды могут переходить от заряженных тел к незаряженным).

4. Приведите примеры проводников. (Металлы, почва, водные растворы солей, кислот и щелочей, человеческое тело и др.)

5. Что такое диэлектрики? (Это тела, через которые электрические заряды не могут переходить от заряженных тел к незаряженным)

6. Приведите примеры диэлектриков. (Резина, воздух, пластмасса и т.д.)

7. Как называются тела, изготовленные из диэлектриков? (Изоляторы)

8. На доске приведен список веществ: пластмасса, медь, графит, фарфор, тело человека, резина, воздух, серебро, ртуть, сухое дерево. Выпишите в две колонки проводники и диэлектрики.

9. Проводя опыты с электризацией человек, его ставят на изолированную скамеечку. Почему?

2. Этап подготовки учащихся к активному и сознательному усвоению нового материала. Постановка проблемных вопросов.

Учитель: Мы уже знаем, что заряженное тело притягивает к себе другое заряженное тело, если они заряжены разноименными зарядами. Сегодня мы разберем, почему к заряженному телу притягиваются незаряженные тела (пух, клочки бумаги, ворсинки).

Ранее мы уже разобрали с вами способы электризации тел – трением, ударом, соприкосновением заряженного тела с незаряженным. Рассмотрим сегодня еще один способ – электризация через влияние.

3. Этап изучения нового материала.

Задача: продолжить формировать у учащихся представление об электризации, ввести понятие проводников и диэлектриков.

Запишем тему урока – «Электризация через влияние».

Предлагаю вам познавательную задачу: «Можно ли зарядить тело, не дотрагиваясь до него другим заряженным телом?»

Опыт 1: К незаряженному электрометру с шаром подносим (не касаясь шара) наэлектризованную палочку, стрелка электрометра отклонится, то есть покажет наличие заряда. Если убрать палочку, то стрелка вернется в исходное положение. Как объяснить наблюдаемое явление?

Учитель: Т.к. стрелка после того как мы убираем палочку возвращается в исходное положение, это означает, что заряд на электрометр по воздуху не перешел (объяснение — воздух является диэлектриком!), т.е. заряд появляется под влиянием заряженной палочки. Этот способ электризации тела и называют электризацией через влияние.

Учитель: Что явилось причиной электризации шара? И почему к заряженному телу притягиваются незаряженные тела?

После рассуждений и попыток учащихся объяснить явление, учитель подводит итог и дает правильное объяснение электризации через влияние, а в целях экономии времени и для активизации учащихся просит из учебника записать механизм электризации через влияние.

См. рис 99! В любом незаряженном теле всегда имеются равные количества зарядов противоположных знаков, равномерно распределенные по всему телу. Заряд на поднесенной к электроскопу палочке притягивает к себе разноименный и отталкивает одноименный заряд на стержне и листочках электроскопа, что и объясняет появление заряда на листочках.

(записать в тетрадь!) Механизм электризации через влияние — при сближении этих тел, за счет электрического поля заряженного тела во втором теле происходит перераспределение зарядов. Ближе к заряженному телу располагаются заряды по знаку противоположные заряженному телу. Дальше от заряженного тела в проводнике (гильза или цилиндр) располагаются одноименные с заряженным телом заряды.

Сказанное можно подтвердить более наглядным опытом.

Опыт 2: Поднесем наэлек­тризованную палочку к одному из двух электроскопов (электрометров), соеди­ненных проводящей перемычкой. Оба прибора фиксируют появление заряда (рис. 100, а). Не отдаляя палочки, уберем сначала перемычку, а затем и саму па­лочку, заряды остаются на обоих приборах (рис. 100, б). В том, что эти заряды равны и противоположны по знаку, можно убедиться, соединив приборы вновь перемычкой, — заряды компенсируют друг друга (рис.100, в). В нашем случае заряд палочки положительный, отрицательные заряды, притягиваясь к ней, собираются на поверхности шара со стороны палочки. В этом месте образуется отрицательных зарядов, что придаст шару отрицательный заряд, на другом шаре окажется недостаток положительных, то есть избыток положительного заряда — шар заряжается положительно. Если убрать палочку, то электроны равномерно распределятся по шарам. Если раздвинуть шары, не убирая палочки, то они останутся разноименно заряженными.

Электризация через влияние – это перераспределение заряда в теле, вызываемое воздействием другого за­ряженного тела.

Теперь ясно, почему к заряженному телу притягиваются незаряженные тела. В незаряженном теле (гильзе) (рис. 101) под действием заряженного про­исходит перераспределение заряда, и на противоположных его сторонах возникают два разноименных заряда­.

Докажите самостоятельно, что такой же результат будет, если к гильзе поднести не стеклянную, а эбонитовую палочку. Сделайте рисунок.

Опыт 3: Электризация струи воды наэлектризованной расческой

Опыт 4: Электризация мыльного пузыря.

Ребята, обратите внимание на эпиграф к нашему уроку, это русская загадка, прочтите ее и ответьте о каком физическом явлении в ней говорится?

Верно! В гигантских масштабах явление электризации через влияние можно наблюдать во время грозы. При сложных процессах, связанных с движением капель и их слиянием в более крупные капли, нижняя часть тучи элект­ризуется обычно значительным отрицательным зарядом, т. е. эта часть тучи играет роль огромного наэлектризованного тела, находящегося у поверхности земли. Это приводит к наведению в поверхностном слое участков земли, находящихся под тучей, электрического заряда противоположного знака (рис. 102). Если заряд тучи и наведенный (индуцированный) заряд поверхности земли достаточно велики, то воздух теряет свои диэлектрические свойства, т. е. становится проводником, и происходит впечатляю­щее явление быстрого перехода электрического заряда между тучей и землей — молния. Сильно нагретый воздух в молнии очень быстро расширяется, порождая звуковой эффект — гром.

Чрезвычайно важные исследования природы молнии про­вел Б. Франклин. Он предложил устройство для защиты зданий и территорий от ударов молний — молниеотвод. Иногда его ошибочно называют громоотводом. Но опасен не гром, а сама молния. По сути дела, гром- это только треск от проскочившей между облаками гигантской искры – молнии.

Итак, для защиты зданий и территории устанавливается высокий шест с проволокой, заостренной на конце. Другой конец проволоки прочно со­единяют с землей — заземляют, за­рывая обычно в землю большой металли­ческий лист. Индуцированный заряд возни­кает в этом случае в самой высоко поднятой части проволоки. Благодаря заострению (иногда применяют несколько заостренных концов — металлическую метелку) воздух между тучей и заострением приобретает небольшую проводи­мость, и, что чрезвычайно важно, перетекание электрического заряда между тучей и землей происходит очень медленно, т. е. тучи теряют свой заряд постепенно. Это вызывает у верхуш­ки молниеотвода едва видимое в темное время суток сине-фиолетовое свечение
и слабое потрескивание.

Сейчас мы просмотрим видеофрагмент о молнии /видеофргамент -Топ-5 заблуждений о молниях – 4.2 мин/

Мы с вами сейчас сможем вызвать создать этакую миниатюрную молнию при помощи электрофорной машины. Принцип действия электофорной машины основан на электризации трением и электризации через влияние.

Опыт 5: Демонстрация искрового разряда с помощью электрофорной машины.

Дополнительно

Важным этапом развития учения об электричестве были опыты немецкого ученого Отто фон Герике (1602—1686. Он построил первую электростатическую машину, основанную на трении. Установка Герике представляла собой шар из серы «величиной с детскую голову», насаженный на ось и приводимый во вращение во вращение специальным приводом.

Вращая шар и натирая его ладонями, Герике тем самым электризовал его. Наэлектризованный шар притягивал листочки золота, серебра, бумаги.

Немецкий физик, инженер и философ Отто фон Герике родился в Магдебурге; учился правоведению, математике и механике в Лейпциге, Иене и Лейдене. Некоторое время служил инженером в Швеции. С 1646 г. – бургомистр Магдебурга.

Стремясь доказать существование вакуума, Герике изобрёл воздушный насос (1650).

Герике установил также упругость и весомость воздуха, его способность поддерживать горение и дыхание, проводить звук. Доказал наличие в воздухе паров воды.

В 1660 г. Герике построил первый в мире водяной барометр и использовал его для предсказания погоды. Занимаясь астрономией, он высказал мнение о том, что кометы могут возвращаться.

В 1663 г. Герике создал одну из первых электрических машин – вращающийся шар из серы, натираемый руками, и обнаружил явление электростатического отталкивания однополярно заряженных предметов. В 1672 г. году он обнаружил, что заряженный шар потрескивает и светится в темноте (электролюминесценция).

5. Этап первичной проверки понимания учащимися нового учебного материала.

Задача: Установить, осознали ли учащиеся суть явления кипения и испарения. Устранить проблемы в понимании материала. Научить применять полученные знания при решении качественных задач.

Вопросы для обсуждения:

Как объясняется притяжение незаряженных тел к заряженным?

В чем различие электризации трением и электризации через влияние?

3. Почему не наэлектризованное тело притягивается к наэлектризованному, имеющему любой заряд (положительный или отрицательный)?

4. Как, имея заряженную палочку, зарядить два первоначально незаряженных металлических шара, укрепленных на изолирующих подставках, одинаковыми по модулю и противоположными по знаку зарядами?

Электризация в природе:

Поглаживая в темноте кошку сухой ладонью, можно заметить небольшие искорки, возникающие между рукой и шерстью. Что здесь происходит? При поглаживании кошки происходит электризация руки с последующим искровым разрядом.

Почему опасно во время грозы стоять в толпе? Во время грозы опасно стоять в толпе потому, что пары, выделяющиеся при дыхании людей. увеличивают электропроводность воздуха.

Молния чаще ударяет в деревья с глубоко проникающими в почву корнями. Почему? Деревья с корнями, проникающими в глубокие водоносные слои почвы, лучше соединены с землей и поэтому на них под влиянием наэлектризованных облаков накапливаются притекающие из земли значительные заряды электричества, имеющие знак, противоположный знаку заряда облаков.

Почему из всех деревьев чаще всего молнией поражается дуб? Благодаря глубоко уходящим в почву корням дуб хорошо заземлен, поэтому он чаще поражается молнией.

Внутри ствола или снаружи его проходит электрический ток при ударе молнии в сосну? Электрический ток проходит в основном между корой и древесиной сосны, то есть по тем местам, где концентрируется больше всего соков дерева, хорошо проводящих электричество

Знаешь ли ты…

 Если человек устал или болен, на нем накапливается положительный заряд и вызывает плохое самочувствие. Коты и кошки помогают снять положительный заряд, т.к. их шерсть заряжена отрицательно.

6. Этап информации о домашнем задании.

Задача. На основе выявленных результатов усвоения нового материала дать домашнее задание, которое было бы направлено на дальнейшее развитие знаний и подготовку к последующему обучению.

1. Принцип действия электрофорной машины.

2. Что мне известно о молниях.

7. Этап подведения итогов урока.

Задача. Дать анализ успешности овладения знаниями об изученных явлениях, показать типичные недостатки в знаниях, умениях и навыках