Объяснение электрических явлений (Гребенюк Ю.В.). Видеоурок. Физика 8 Класс

На прошлых уроках мы рассмотрели наличие электрического поля у заряженных тел и поговорили о делимости электрического заряда. Сегодня мы обобщим изученные ранее факты и понятия, а также рассмотрим различные электрические явления.

Считается, что первым систематическое изучение электромагнитных явлений начал английский ученый Гильберт (рис. 1).

Рис. 1. Уильям Гильберт (1544–1603)

Однако объяснить эти явления ученые смогли только спустя несколько веков. После открытия электрона физики выяснили, что часть электронов может сравнительно легко отрываться от атома, превращая его в положительно или отрицательно заряженный ион (рис. 2). Каким же способом могут электризоваться тела? Рассмотрим эти способы.

Рис. 2. Положительно и отрицательно заряженный ион

С электризацией трением мы встречались, когда электризовали эбонитовую палочку кусочком шерсти. Возьмем эбонитовую палочку и потрем ее шерстяной тканью – в этом случае палочка приобретет отрицательный заряд. Выясним, что вызвало возникновение этого заряда. Оказывается, что в случае тесного контакта двух тел, изготовленных из разных материалов, часть электронов переходит из одного тела на другое (рис. 3).

Рис. 3. Переход части электронов с одного тела на другое

Расстояние, на которое при этом перемещаются электроны, не превышает межатомных расстояний. Если тела после контакта разъединить, то они окажутся заряженными: тело, отдавшее часть своих электронов, будет заряжено положительно (шерсть), а тело, получившее их, – отрицательно (эбонитовая палочка). Шерсть удерживает электроны слабее, чем эбонит, поэтому при контакте электроны в основном переходят с шерстяной ткани на эбонитовую палочку, а не наоборот.

Аналогичного результата можно добиться, если расчесывать сухие волосы расческой. Отметим, что общепринятое название «электризация трением» не совсем корректная, правильно говорить «электризация прикосновением», ведь трение необходимо только для того, чтобы увеличить количество участков тесного контакта при соприкосновении тел.

Если до начала опыта шерстяная ткань и эбонитовая палочка не были заряженными, то после проведения опыта они приобретут некоторый заряд, причем их заряд будет равен по модулю, но противоположен по знаку. Это означает, что до и после проведения опыта суммарный заряд палочки и ткани будет равен 0 (рис. 4).

Рис. 4. Суммарный заряд палочки и ткани до и после проведения опыта равен нулю

В результате проведения многих опытов физики установили, что при электризации происходит не создание новых зарядов, а их перераспределение. Таким образом, выполняется закон сохранения заряда.

Закон сохранения электрического заряда: полный заряд замкнутой системы тел или частиц остается неизменным при любых взаимодействиях, происходящих в этой системе (рис. 5):

,

где  – заряды тел или частиц, образующих замкнутую систему (n – количество таких тел или частиц).

Рис. 5. Закон сохранения электрического заряда

Под замкнутой системой подразумевают такую систему тел или частиц, которые взаимодействуют только друг с другом, то есть не взаимодействуют с другими телами и частицами.

---

Решение различных задач

Рассмотрим примеры решения нескольких важных задач, связанных с различными электрическими явлениями.

Задача 1. Два одинаковых проводящих заряженных шарика соприкоснулись и сразу же разошлись. Вычислите заряд каждого шарика после соприкосновения, если до него заряд первого шарика был равен  , а второго .

Решение

Решение данной задачи основывается на законе сохранения электрического заряда: сумма зарядов шариков до и после соприкосновения не может измениться (так как в данном случае они образуют замкнутую систему). Кроме того, поскольку шарики одинаковые, то перетекание заряда с одного шарика на другой будет происходить до тех пор, пока их заряды не уравняются (в качестве аналогии можно рассмотреть тепловой баланс в системе из двух одинаковых тел с разными температурами, который установится только тогда, когда уравняются температуры тел). Значит, после соприкосновения заряд каждого из шариков станет равным  (рис. 6). Пользуясь законом сохранения заряда, мы получаем:

. Из этого несложно получить, что после соприкосновения заряд каждого из шариков будет равен: .

Рис. 6. Заряды после соприкосновения шариков

Задача 2. Два заряженных шарика подвешены на шелковых нитях. К ним подносят положительно заряженный лист оргстекла, и угол между нитями увеличивается. Каков знак зарядов шариков? Ответ обоснуйте.

Решение

До поднесения оргстекла силы, действующие на каждый из шариков, уравновешены (сила тяжести, сила натяжения нити и сила электрического взаимодействия шариков) (рис. 7). Мы видим, что при поднесении положительно заряженного оргстекла шарики «поднимаются» относительно первоначального положения. Значит, возникла сила, которая направлена вверх. Это, конечно же, сила электрического взаимодействия шарика и пластинки. Значит, шарик и пластинка отталкиваются (в противном случае сила их взаимодействия «тянула» бы шарик вниз). Из этого можно сделать вывод, что шарики заряжены так же по знаку, как и пластинка, то есть положительно (рис. 8).

Рис. 7. Силы, действующие на шарики до поднесения оргстекла

Рис. 8. Движение шариков вверх

Задача 3. Как передать электроскопу заряд, который в несколько раз больше, чем заряд наэлектризованной стеклянной палочки? У вас, кроме заряженной палочки и электроскопа, есть небольшой металлический шарик на изолирующей ручке.

Решение

Будем использовать электризацию через влияние. Поднесем шарик к палочке (не касаясь) и, дотронувшись до шарика пальцем, зарядим его. После этого поднесем шарик к шару электроскопа и коснемся его с внутренней стороны. Заряд распределится по поверхности шара электроскопа. Повторяя операцию много раз, мы можем сообщить электроскопу достаточно большой заряд.

В этом можно убедиться с помощью наглядной демонстрации (рис. 9).

Рис. 9. Сообщение электроскопу большого заряда многократной передачей

---

Заземление. Проводники и диэлектрики

Если взять металлический стержень и, удерживая его в руке, попробовать наэлектризовать, окажется, что это невозможно. Дело в том, что металлы – это вещества, имеющие множество так называемых свободных электронов (рис. 10)

, которые легко перемещаются по всему объему металла.

Рис. 10. Металлы – это вещества, имеющие множество свободных электронов

Подобные вещества принято называть проводниками. Попытка наэлектризовать металлический стержень, удерживая его в руке, приведет к тому, что избыточные электроны очень быстро убегут со стержня, и он останется незаряженным. «Дорогой для бегства» электронов служит сам исследователь, поскольку тело человека – это проводник. Именно поэтому опыты с электричеством могут быть опасными для их участников!

Рис. 11. «Дорога для бегства» электронов

Обычно «конечный пункт» для электронов – земля, которая тоже является проводником. Ее размеры огромны, поэтому любое заряженное тело, если его соединить проводником с землей, спустя некоторое время станет практически электронейтральным (незаряженным): тела, заряженные положительно, получат от земли некоторое количество электронов, а с тел, заряженных отрицательно, избыточное количество электронов уйдет в землю (см. рис. 12).

Рис. 12. Земля – «конечный пункт» для электронов

Технический прием, позволяющий разрядить любое заряженное тело путем соединения этого тела проводником с землей, называют заземлением. 

Рис. 13. Обозначение заземления на схеме

В некоторых случаях, например чтобы зарядить проводник или сохранить на нем заряд, заземления следует избегать. Для этого используют тела, изготовленные из диэлектриков. В диэлектриках (их еще называют изоляторами) свободные электроны практически отсутствуют. Поэтому если между землей и заряженным телом поставить барьер в виде изолятора, то свободные электроны не смогут покинуть проводник (или попасть на него) и проводник останется заряженным (рис. 14). Стекло, оргстекло, эбонит, янтарь, резина, бумага – диэлектрики, поэтому в опытах по электростатике их легко наэлектризовать – заряд с них не стекает.

Рис. 14. Если между землей и заряженным телом поставить барьер в виде изолятора, то свободные электроны не смогут покинуть проводник (или попасть на него)

---

 

Проведем следующий опыт: возьмем эбонитовую палочку и зарядим ее с помощью электризации трением. Поднесем палочку к шару электрометра, коснемся на некоторое время шара электрометра пальцем и уберем палочку, мы видим, что стрелка электрометра отклонилась (рис. 15).

Рис. 15. Показание электрометра

Таким образом, шар приобрел электрический заряд, хотя мы его не касались эбонитовой палочкой. Почему же это произошло? Знак шара является противоположным знаку заряду палочки.

Так как контакта между заряженным и незаряженным телами не было, описанный процесс называется электризацией через влияние (или электростатической индукцией). Под действием электрического поля отрицательно заряженной палочки свободные электроны перераспределяются по поверхности металлической сферы (рис. 16).

Рис. 16. Перераспределение электронов

Электроны имеют отрицательный заряд, поэтому они отталкиваются от отрицательно заряженной эбонитовой палочки. В результате количество электронов станет избыточным на удаленной от палочки части сферы и недостаточным на ближней. Если коснуться сферы пальцем, то некоторое количество свободных электронов перейдет из сферы на тело исследователя (рис. 17).

Рис. 17. Переход части электронов на тело исследователя

В итоге на сфере возникнет недостаток электронов и она станет положительно заряженной. Выяснив механизм электризации через влияние, вам не составит труда объяснить, почему незаряженные металлические тела притягиваются к заряженным телам.

Сложнее объяснить, почему к наэлектризованной палочке притягиваются кусочки бумаги, ведь бумага – диэлектрик, а значит, практически не содержит свободных электронов. Дело в том, что электрическое поле заряженной палочки действует на связанные электроны атомов, из которых состоит бумага, вследствие чего изменяется форма электронного облака – оно становится вытянутым. В результате на ближних к палочке кусочках бумаги образуется заряд, противоположный по знаку заряду палочки (рис. 18), и поэтому бумага начинает притягиваться к палочке – это явление называется поляризацией диэлектрика.

Рис. 18. Поляризация диэлектрика

---

Польза и вред электризации

Применение электризации и наэлектризованных тел.

1. Изготовление наждачной бумаги

Принцип покрытия наждачным порошком бумаги и получения искусственных ворсистых материалов можно пояснить на следующем опыте (рис. 19). Диски от раздвижного конденсатора соединяют с кондукторами электрофорной машины. На нижний диск насыпают песок или узкие полоски цветной бумаги. Поверхность верхнего диска смазывают клеем. Приведя в действие электрофорную машину, заряжают диски. При этом кусочки бумаги или песок, находящиеся на нижнем диске, получив одноименный с ним заряд, под действием сил электрического поля притягиваются к верхнему диску и оседают на нем.

Рис. 19. Изготовление наждачной бумаги

2. Метод электростатической покраски металлических изделий

Метод окраски поверхностей в электрическом поле – электроокраска – впервые разработал русский ученый А.Л. Чижевский. Суть его такова: жидкий краситель любого цвета помещают в пульверизатор – сосуд с тонко оттянутым концом (соплом) – и подводят к нему отрицательный потенциал. К металлическому трафарету подводят положительный потенциал, а перед трафаретом размещается окрашиваемая поверхность (ткань, бумага, металл и т. д.) (рис. 20).

Рис. 20. Постановка метода электростатической покраски металлических изделий

Благодаря электростатическому полю между соплом с краской и трафаретом частицы краски летят строго по направлению к металлическому трафарету (рис. 21), на окрашиваемой поверхности воспроизводится точный рисунок трафарета, при этом ни одна капля краски не падает. Регулируя расстояние между соплом и объектом окраски, можно менять скорость нанесения и толщину покровного слоя, т. е. регулировать скорость окраски.

Данный метод дает экономию красителей до 70 % по сравнению с обычным методом окраски и ускоряет примерно в три раза процесс покрытия изделия.

Рис. 21. Частицы краски летят строго по направлению к металлическому трафарету

3. Очистка воздуха от пыли и легких частиц

Так как частицы пыли способны электризоваться, то для их удаления часто применяют фильтр, внутри которого находится электрически заряженный элемент, притягивающий к себе микрочастицы. Для того чтобы сделать пылеудаление более эффективным, воздух в помещении ионизируют. Такие электрофильтры устанавливают в цехах размола цемента и фосфоритов, на химических заводах.

Рис. 22. Электростатический очиститель воздуха со снятой пылесборной пластиной

Рис. 23. Электроды внутри промышленного электростатического очистителя воздуха

Отрицательное влияние электризации трением на производстве и в быту

На одном из целлюлозно-бумажных комбинатов некоторое время не могли установить причину частых обрывов быстродвижущейся бумажной ленты. Были приглашены ученые. Они выяснили, что причина заключалась в электризации ленты при трении ее о валки.

Рис. 24. Бумагоделательная машина

При трении о воздух электризуется самолет. Поэтому после посадки к самолету нельзя сразу приставлять металлический трап: может возникнуть разряд, который вызовет пожар. Сначала самолет разряжают: опускают на землю металлический трос, соединенный с обшивкой самолета, и разряд происходит между землей и концом троса (рис. 25).

Рис. 25. Удаление заряда с самолета

Бывали случаи, что быстро поднимающийся в воздухе воздушный шар загорался. Воздушные шары часто наполняют водородом, который легко воспламеняется. Причиной воспламенения может быть электризация трением прорезиненной оболочки о воздух при быстром подъеме.

Рис. 26. Воздушные шары (аэростаты)

В любом процессе, где участвуют движущиеся части вещества, движется зерно или жидкость, происходит разделение зарядов. Одна из опасностей при транспортировке зерна в элеватор связана с тем, что в результате разделения зарядов в атмосфере, заполненной горячей пылью, может проскочить искра и произойти возгорание.

Рис. 27. Транспортировка зерна

В домашних условиях устранить заряды статического электричества довольно легко, повышая относительную влажность воздуха квартиры до 60–70 % (рис. 28).

Рис. 28. Гигрометр

---

На этом уроке мы обсудили некоторые электрические явления: в частности, поговорили об электризации двумя способами – трением и влиянием. 

 

Список литературы

1. Соколович Ю.А., Богданова Г.С. Физика: справочник с примерами решения задач. – 2-е издание передел. – X.: Веста: издательство «Ранок», 2005. – 464 с.
2. А.В. Перышкин. Физика 8 кл.: учеб. для общеобразоват. учреждений. – М.: Дрофа, 2013. – 237 с.

 

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

1. Интернет-портал «physbook.ru» (Источник)
2. Интернет-портал «youtube.com» (Источник)

 

Домашнее задание

1. Почему иногда, поглаживая кошку рукой, можно увидеть небольшие искры, которые возникают между шерстью и рукой?
2. Есть рыбы, которые можно назвать «живыми электростанциями». Что это за рыбы?
3. Сформулируйте закон сохранения электрического заряда.

Объяснение электрических явлений (Ерюткин Е.С.). Видеоурок. Физика 8 Класс

Данный урок являются заключительным и обобщающим перед переходом к следующему подразделу темы, в котором будет изучаться постоянный электрический ток в проводниках. На уроке будут повторены основные понятия, с которыми мы сталкивались при изучении предыдущих уроков: заряд, электрическое поле, электроскоп, электризация, электрон и т. п. В конце урока будет приведено несколько экспериментов, которые будут объясняться, исходя из изученных ранее понятий.

Начнем с того, что вспомним, что было открыто советским ученым А. Ф. Иоффе (рис. 1) и американским ученым Р. Э. Милликеном (рис. 2) независимо друг от друга. Проведя ряд экспериментов, каждому из них удалось установить массу и заряд электрона, которые соответственно равны:

Рис. 1. А. Ф. Иоффе (1880-1960)

Рис. 2. Р. Э. Милликен (1868-1953) (Источник)

Модуль заряда электрона был назван элементарным зарядом, и было установлено, что такой заряд является неделимым, т. е. меньшего заряда в природе нет. Поскольку любой заряд, как из кирпичиков, состоит из элементарных зарядов, то значение любого заряда можно разделить на величину элементарного заряда без остатка.

Стоит упомянуть, что величина заряда тела характеризует его взаимодействие с другим заряженным телом и что заряды разделены на два типа: положительные и отрицательные. При этом одноименные заряды отталкиваются, а разноименные притягиваются.

Обозначение заряда: ;

Единица измерения заряда: Кл (кулон).

Замечание. Единица измерения заряда названа в честь французского физика Шарля Кулона (рис. 3), который внес большой вклад в изучение электричества.

Рис. 3. Ш. Кулон (1736-1806) (Источник)

Заряд тела имеет важное свойство: он может делиться, причем, достаточно много раз пока не дойдет до значения элементарного заряда, который неделим (на практике такая ситуация практически невозможна). Деление заряда происходит путем передачи части заряда от одного тела к другому.

Для понимания процессов возникновения зарядов у тел необходимо знать устройство атома. Открытие современной модели атома принадлежит английскому ученому Э. Резерфорду (рис. 4). Согласно этой модели, которая носит название «планетарная» (рис. 5), атом состоит из массивного положительно заряженного ядра, состоящего из протонов и нейтронов, и вращающихся вокруг ядра отрицательно заряженных электронов. Поскольку количество протонов в ядре атома, находящегося в основном состоянии, равно количеству электронов, вращающихся по орбитам, то атом в целом электронейтрален.

Замечание. Заряд протона по модулю равен заряду электрона, но противоположного знака (положительный), стандартное обозначение: .

Рис. 4. Э. Резерфорд (1871-1937) (Источник)

 

Рис. 5. Планетарная модель атома Резерфорда (Источник)

После установления факта нейтральности атома в его основном состоянии возникает вопрос: возможно ли другое состояние атома, при котором он имеет заряд. Такое состояние возможно и возникает оно в случае отделения электронов от атома либо при присоединении избыточных электронов, в таком случае атом становится заряженным, и его называют ионом. Если атом приобрел избыточные электроны, то его заряд становится отрицательным, и его называют анионом, а если он потерял электроны, то его заряд становится положительным, и его называют катионом.

Все упомянутые нами факты и понятия используются при объяснении электрических явлений, несколько примеров которых мы ниже приведем.

Отметим то, что во множестве опытов нас не интересуют знаки зарядов, которые присутствуют у тел, а более важной характеристикой является процесс движения заряда и значение модуля заряда, т. е. его численная величина.

Начнем объяснение различных электрических явлений с процесса электризации тел, с которым мы уже сталкивались ранее. Электризация – это процесс разделения электрических зарядов в результате соприкосновения тел.

Если взять стеклянную палочку и потереть ею о поверхность бумаги, то произойдет разделение зарядом между бумагой и палочкой, и они приобретут заряды. В результате трения часть электронов переходит от стеклянной палочки к бумаге, и палочка приобретает положительный заряд (из-за недостатка электронов), а бумага – отрицательный (из-за избытка электронов).

Этот факт можно проверить на примере взаимодействия заряженной стеклянной палочки с бумажным султаном. Если поднести наэлектризованную палочку к султану, но не прикасаться ею, то будет заметно явление притяжения полосок бумаги к палочке, что объясняет взаимодействием электронов, которые находятся в бумажных полосках, с зарядом палочки. Это явление демонстрирует притяжение разноименных зарядов (вспомним, что притяжение незаряженных тел к заряженным объясняется не так просто, и с более подробным объяснением можно познакомиться в конспекте к первому уроку в данной теме или далее в конспекте). Если же прикоснуться заряженной палочкой к металлическому стержню, на котором закреплен султан, то часть заряда палочки передастся стержню, который наэлектризует бумажные полоски, и они начнут отталкиваться друг от друга. Это явление демонстрирует отталкивание одноименных зарядов.

Следует вспомнить, что с точки зрения строения атомов, среди веществ можно выделить два принципиальных типа: проводники и диэлектрики. Вещества, атомы которых сильно взаимодействуют с электронами, практически не подвержены возможности терять электроны из орбит атомов, и называются диэлектриками (непроводниками электричества). Вещества, атомы которых наоборот несильно сдерживают электроны, могут их свободно передавать другим атомам, и называются проводниками (например, металлы).

Для следующего опыта возьмем гильзу, изготовленную из фольги, и стеклянную палочку. После натирания палочки листом бумаги и поднесения ее к гильзе можно заметить, что гильза сначала притянется к поверхности палочки, а затем оттолкнется от нее. Если после этого еще раз поднести заряженную палочку к гильзе, то она уже будет только отталкиваться от нее. Объясняется такое явление аналогично с явлением взаимодействия палочки с бумажным султаном, о котором говорилось ранее. Кроме того, опыт с гильзой мы уже проводили в первом уроке темы. Приведем еще раз объяснение этого явления.

Поскольку гильза является проводником, то, оказавшись во внешнем электрическом поле, в ней наблюдается явление разделения заряда. Оно проявляется в том, что свободные электроны в материале гильзы перемещаются в сторону, которая наиболее близка к положительно заряженной палочке. В результате гильза становится разделенной на две условные области (рис. 6): одна заряжена отрицательно (там, где избыток электронов), другая – положительно (там, где недостаток электронов). Поскольку отрицательная область гильзы расположена ближе к положительно заряженной палочке, чем ее положительно заряженная часть, то будет преобладать притяжение между разноименными зарядами, и гильза притянется к палочке. После этого оба тела приобретут одноименный заряд и оттолкнутся.

Рис. 6.

Такое явление возможно благодаря свойству электронов перемещаться при воздействии на них электрического поля. Поскольку электроны изначально находятся на орбитах атомов, то основой любых электрических процессов является перераспределение зарядов в атомах.

В природе существует огромное разнообразие электрических явлений, наиболее эффектными из которых являются, пожалуй, молнии. Интересен тот факт, что, несмотря на быстрое развитие современной науки, некоторые из этих явлений оказываются еще недостаточно изученными и объясненными, например, это относится к феномену шаровой молнии. Но наука не стоит на месте, и мы упорно движемся к всеобъемлющему познанию мира, если таковое вообще возможно…

На следующем уроке мы изучим новое для нас электрическое явление – электрический ток.

 

Список литературы

1. Генденштейн Л. Э, Кайдалов А. Б., Кожевников В. Б. Физика 8 / Под ред. Орлова В. А., Ройзена И. И. – М.: Мнемозина.
2. Перышкин А. В. Физика 8. – М.: Дрофа, 2010.
3. Фадеева А. А., Засов А. В., Киселев Д. Ф. Физика 8. – М.: Просвещение.

 

Домашнее задание

1. Стр. 72: вопросы № 1–5; Стр. 73: упражнение № 12. Перышкин А. В. Физика 8. – М.: Дрофа, 2010.
2. Для того чтобы наэлектризовать латунный стержень, его необходимо держать в резиновых перчатках. Почему?
3. Легкий пенопластовый шарик притягивается к заряженной положительно стеклянной палочке. Обязательно ли шарик заряжен отрицательно? Ответ поясните.
4. Подготовьте доклад о ключевых исторических открытиях в области электростатики.

 

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

1. Интернет-портал Physbook.ru (Источник).
2. Уроки (Источник).  
3. YouTube (Источник).

Электрические явления в природе и технике

Конспект по физике для 8 класса «Электрические явления в природе и технике». Как образуется молния. Как устроен громоотвод.

Конспекты по физике    Учебник физики    Тесты по физике

---

Электрические явления
в природе и технике

Вокруг нас происходит множество электрических явлений. Рассмотрим некоторые из них.

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРИРОДА МОЛНИИ

Наиболее яркое электрическое атмосферное явление — молния. Происхождение молнии объясняют следующим образом. Облака под действием ветра с большой скоростью проносятся над землёй и электризуются. При этом верхние и нижние слои облаков приобретают разноимённые заряды. Вокруг этих облаков возникает сильное электрическое поле. На ближайших к ним телах образуется электрический заряд противоположного знака. Такими телами могут являться другие облака, а также поверхность земли с находящимися на ней высокими телами.

Иногда два наэлектризованных облака приближаются друг к другу на достаточно близкое расстояние. Если при этом положительно заряженный слой облака приближается к отрицательно заряженному слою другого облака, то между ними происходит разряд — молния а, которая сопровождается громом.

Когда грозовая туча имеет отрицательный электрический заряд и проходит близко к поверхности земли, то создаваемое этим электрическим зарядом поле приводит к появлению в предметах на земле положительного электрического заряда. Между тучей и заряженными предметами может произойти разряд б.

Молния и гром происходят одновременно, но свет распространяется со скоростью 300 000 км/с, а скорость звука в воздухе 340 м/с. Поэтому мы сначала видим разряд — молнию, а звук разряда — гром — слышим спустя некоторое время. Зная время запаздывания грома, можно оценить, как далеко от наблюдателя произошёл разряд.

На земном шаре одновременно происходит до 1800 гроз. В умеренных широтах грозы в среднем бывают 10—15 раз в год, у экватора на суше от 80 до 160 грозовых дней в году, над океаном грозы случаются реже, а в Арктике — одна в несколько лет.

Электрическая природа молнии была впервые раскрыта в 1752 г. американским учёным Бенджамином Франклином. Во время грозы он запустил в облака воздушного змея. Как только верёвка, на которой был привязан змей, намокла от дождя, её растрепавшиеся волокна внезапно встали дыбом, указывая на то, что змей и нить зарядились. Находясь под навесом и придерживая нить, на которой был подвешен змей, Франклин осуществил опыт, который мог оказаться для учёного смертельным. Он приблизил палец к металлическому ключу, привязанному на мокром шнуре. Но ещё до того, как он коснулся пальцем ключа, из ключа в палец проскочили искры, произведя при этом треск.

Подобные опыты чрезвычайно опасны. Некоторые исследователи погибли во время таких экспериментов.

ГРОМООТВОД

Во время своих опытов Франклин обнаружил, что металлическое остриё, соединенное с землёй, снимает электрические разряды с заряженных тел. Сконструированный им молниеотвод, или громоотвод, как его сейчас называют, был первым научно обоснованным устройством для защиты от молний.

Простейший громоотвод представляет собой заострённый металлический стержень, прикреплённый к зданию и поднятый над крышей. Он соединяется со всеми металлическими частями здания и с массивной металлической плитой, зарытой в землю, чем обеспечивается заземление громоотвода.

При разряде заряд по громоотводу уходит в землю и не приносит никакого вреда. Кроме того, наведённый тучей на здание электрический заряд уходит с громоотвода в землю, тем самым не только предохраняя здание от удара молнии, но и уменьшая вероятность её удара в данное здание.

В течение сотен лет моряки замечали, что во время гроз на верхушках корабельных мачт появляются странные огни, которые получили название огней святого Эльма. Моряки думали, что этими огнями их покровитель святой Эльм показывает, что они находятся под его опекой. Огни святого Эльма можно также наблюдать во время грозы на верхушках высоких зданий, на кончиках лопастей пропеллеров самолётов и т. п. Это явление наблюдается, когда в остроконечных частях предметов появляется большой электрический заряд.

Молния чаще всего ударяет в возвышающиеся над уровнем земли объекты — колокольни, флагштоки, небоскрёбы, а также в одиночные деревья в полях и вершины холмов. Если молния попадает в металл, она его плавит. Попадая в песок, молния плавит и его. Попав в дерево, молния расщепляет его, обугливает, а может и поджечь. Поэтому во время грозы нельзя прятаться от дождя под высокими деревьями. Попав в строения, молния также может разрушить их и поджечь.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ В БЫТУ И ТЕХНИКЕ

Электризация часто наблюдается и в быту. Разряды электричества возникают при ходьбе человека по полимерным покрытиям, синтетическим коврам, при снятии синтетической одежды, при расчёсывании волос пластмассовой расчёской и т. д.

В домашних условиях устранить заряды статического электричества можно, увлажняя воздух или используя антистатические препараты. На производстве человек также сталкивается с проблемой самопроизвольной электризации.

При трении о воздух электризуется самолёт, поэтому после посадки к нему нельзя сразу приставлять металлический трап: возникнет электрический разряд, который может вызвать пожар.

После посадки самолёт сначала «разряжают»: опускают на землю соединённый с обшивкой самолёта металлический трос, по которому заряд уходит в землю.

 

---

Вы смотрели Конспект по физике для 8 класса «Электрические явления в природе и технике».

Вернуться к Списку конспектов по физике (Оглавление).

Электрические явления в природе и технике

5 (100%) 2 vote[s]

Просмотров: 1 299

Варианты контрольной работы «Электрические явления». Видеоурок. Физика 8 Класс

В ходе этого урока вы научитесь использовать полученные по теме «Электрические явления» знания для решения задач. Вы вспомните явление электризации тел, а также способы нахождения различных величин при помощи закона Ома для участка цепи и закона Джоуля – Ленца

Металлическому шарику сообщили положительный заряд. Как изменилась его масса?

Варианты ответов

А. Увеличилась 

Б. Уменьшилась

В. Невозможно определить

Г. Не изменилась

Решение задачи

Движение электрического заряда обусловлено такими частицами, как электроны. Поскольку электрон – это частица, он обладает не только зарядом, но и массой. Следовательно, если к какому-либо телу приходят электроны, то его масса увеличивается, а если уходят – его масса уменьшается.

Если шарику сообщили положительный заряд, это означает, что у шарика забрали электроны, следовательно, можно сделать вывод, что масса шарика уменьшится.

Правильный ответ – Б.

Вторая задача связана с электрическим током, силой тока и электрическим напряжением.

По электрической сети протекает электрический ток, значение которого 2 мА. Время протекания тока – 60 секунд. При этом электрическое поле в сети совершает работу 12 Дж. Необходимо найти напряжение на этом участке цепи.

Дано:

Решение задачи

Чтобы решить задачу, необходимо все выразить в одних единицах.

СИ:

Сила тока – это отношение заряда ко времени:

Если совместить эти уравнения, получим формулу:

Произведение силы тока на время есть не что иное, как величина заряда или количество электричества:

Ответ: 100 В

Третья задача – по схеме электрической цепи.

В какое положение нужно переключить ключ, чтобы загорелось сразу две лампы (рис. 1)?

Варианты ответов:

А. 2 или 3

Б. в любое

В. 1 или 2

Г. 1 или 3

Рис. 1. Схема электрической цепи

Решение задачи

Если замкнуть ключ в положении 1, будет гореть только одна лампа.

Если замкнуть ключ в положении 2, будут гореть обе лампы. В положении 3 тоже будут гореть две лампы. Получим замкнутую цепь, где параллельно включены 2 элемента.

Правильный ответ – А.

Следующая задача посвящена закону Ома для участка цепи.

По нити накаливания лампы за одну минуту проходят 30 кулонов электричества. Определите электрическое сопротивление лампы, если напряжение в сети – 220 вольт.

Дано:

Решение задачи

СИ:

Закон Ома для участка цепи:

 

Так как равны левые части уравнения, то равны и правые:

Ответ: 440 Ом.

Два параллельно соединенных сопротивления, 5 Ом и 7 Ом, включены в цепь. При протекании электрического тока в первом сопротивлении выделилось 560 Джоулей теплоты. Необходимо определить, какое количество теплоты выделится во втором сопротивлении (рис. 2).

Дано:

Рис. 2. Схема электрической сети

Важный момент в том, что сопротивления включены в цепь параллельно, следовательно, у этих сопротивлений будет одинаковое напряжение:

Согласно закону Джоуля – Ленца, количество теплоты, которое выделяется, пропорционально квадрату силы тока, сопротивлению и времени:

Согласно закону Ома для участка цепи:

Поскольку мы имеем параллельное соединение, необходимо найти пропорцию между количествами теплоты, которые выделяются сопротивлениями:

Ответ. 400 Дж

Вывод

Вы научились использовать полученные знания для решения задач по теме «Электрические явления», применять закон Ома для участка цепи, закон Джоуля – Ленца.

 

Список литературы

1. Генденштейн Л.Э, Кайдалов А.Б., Кожевников В.Б./Под ред. Орлова В.А., Ройзена И.И. Физика 8. – М.: Мнемозина.
2. Перышкин А.В. Физика 8. – М.: Дрофа, 2010.
3. Фадеева А.А., Засов А.В., Киселев Д.Ф. Физика 8. – М.: Просвещение.

 

Домашнее задание

1. Сопротивление металлического проводника увеличивается при:

   А. уменьшении удельного сопротивления

   Б. увеличении удельного сопротивления

   В. уменьшении длины проводника

   Г. увеличении площади поперечного сечения

2. Чему равна сила тока в проводнике сопротивлением  при напряжении в нем ?

 

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

1. Интернет-портал Tepka.ru (Источник).
2. Интернет-портал Уроки.мирфизики.рф (Источник).

Презентация по физике «Электрические явления»

ТАИС

МНМ

Обозначение электрических величин

ВЕЛИЧИНА

ОБОЗНАЧЕНИЕ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЗАРЯД

q

СИЛА ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА

I

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ НАПРЯЖЕНИЕ

U

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ

R

УДЕЛЬНОЕ

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ

ρ

ЗАРЯД ЭДЕКТРОНА

e

Электрические величины и их единицы в СИ

НАИМЕНОВАНИЕ ВЕЛИЧИНЫ

СИЛА ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА

НАИМ. ЕДИНИЦЫ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЗАРЯД

ОБОЗНАЧЕНИЕ

АМПЕР

А

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ НАПРЯЖЕНИЕ

КУЛОН

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ

Кл

ВОЛЬТ

УДЕЛЬНОЕ

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ

В

ОМ

Ом

ОМ-МЕТР

Ом +м

Соприкосновением

Трением

Ударом

Электроскоп – Элекрометр –

Приборы для обнаружения электризации и приближённой её оценке.

ПРОВОДНИКИ

НЕПРОВОДНИКИ

Металлы

Пластмассы

Воздух (газы)

Стекло

Резина

Фарфор

Керосин и др.

( ДИАЛЕКТРИКИ )

Почва

Водные растворы солей,

кислот и щелочей.

Действие

электрического поля

на заряд

—

—

—

—

—

—

—

Электрическое поле –

вид материи, посредством которого осуществляется взаимодействие зарядов.

Вокруг каждого неподвижного заряда всегда существует электрическое поле.

Вблизи заряженных тел действие поля сильнее, а при удалении от них поле ослабевает.

+

+

—

+

+

—

+

+

—

+

+

—

• Заряд ядра равен сумме зарядов протонов.
• Число протонов равно числу электронов.
• Суммарный заряд протонов равен суммарному заряду электронов.

Атом электрически

НЕЙТРАЛЕН.

е = -1,6·10 -19 Кл

Н

протон ( q=+e )

е

электроны ( -е )

Не

е

е

нейтрон ( q =0)

Заряд электрона — отрицательный ;

ядро

+

ядро

Положительный ИОН

Отрицательный ИОН

АТОМ ± =

Один или

несколько

электронов

Проводники

Электролиты Металлы

+

—

+

—

+

+

+

+

—

+

+

—

+

+

+

+

+

—

+

+

Положительные

ионы

Отрицательные

ионы

Свободные

электроны

Положительные

ионы

+ —

+ —

+ —

+ —

+ —

Тело электризуется, когда оно приобретает или теряет электроны.

+ —

+ —

+ —

+ —

+ —

+

+

+

+

+

При электризации заряды не создаются, а только разделяются.

Тело заряжено отрицательно — тело имеет избыточное число электронов,

по сравнению с нормальным состоянием. Тело заряжено положительно — тело имеет недостаточное число электронов,

по сравнению с нормальным состоянием.

Чем больше тело, которому передают заряд,

тем большая часть заряда на него перейдёт.

причина возникновения

этих сил

Электрическим током называется упорядоченное (направленное)

движение заряженных частиц по поверхности проводника.

1. Наличие свободных зарядов (электронов, ионов).

2. Действие на свободные заряды

силами в определённом

направлении.

Наличие электрического поля.

НАЗВАНИЕ

ИСТОЧНИКА ТОКА

ПРЕВРАЩЕНИЕ

ЭНЕРГИИ

Гальванический

элемент

Химическая

энергия

превращается

в

электрическую

УСЛОВНОЕ ОБОЗНАЧЕНИЕ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ

Батарея

гальванических

элементов

Аккумулятор

При разрядке

химическая

энергия

превращается

в

электрическую

Батарея

аккумуляторов

Электромашинный

генератор тока

Механическая энергия

вращения преобразуется

в электрическую

превращается в

превращается в

превращается в

превращается в

ЭЛЕКТРИЧЕСКУЮ

ЭНЕРГИЮ

ЦИНК МЕДЬ

РАСТВОР СЕРНОЙ КИСЛОТЫ

НАЗВАНИЕ

НАЗВАНИЕ

ОБОЗНАЧЕНИЕ

ОБОЗНАЧЕНИЕ

Соединение проводов

Электрическая лампа

Пересечение проводов

Электрический звонок

Резистор(проводник, имеющий определённое сопротивление)

Зажимы для подключения устройств

Нагревательный элемент

Ключ

Кнопка

Плавкий предохранитель

Отсутствие

электрического поля

Движение электронов (е)

беспорядочное

(тепловое движение)

Электрического тока НЕТ

Наличие

Электрического поля

Движение электронов (е)

упорядоченное,

направленное

ЕСТЬ электрический ток

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

1. ТЕПЛОВОЕ

Наблюдается у проводников

(кроме

сверхпроводников)

2. ХИМИЧЕСКОЕ

Наблюдается

у водных растворов

кислот, солей

и щелочей

3. МАГНИТНОЕ

Наблюдается

у твёрдых, жидких

и газообразных

проводников

CuSO 4

I — сила тока — величина, показывающая какой электрический заряд проходит через поперечное сечение проводника в 1 секунду.

За единицу силы тока принимают 1А

СИ: 1АМПЕПР А

1мА = 0,001А

1мкА = 0,000001А

1кА = 1000А

I =

Ампер равен силе неизменяющегося тока, который при прохождении по

двум параллельным прямолинейным

проводникам бесконечной длины и ничтожно малой площади кругового поперечного сечения, расположенным в вакууме на расстоянии 1м один от другого, вызвал бы на каждом участке проводника длиной 1м силу взаимодействия, равную 2·10 -7 Н.

q – заряд

t – время

ВЕЛИЧИНА

ФОРМУЛА

НАПРАВЛЕНИЕ ТОКА

I =

С

И

Л

А

Т

О

К

А

ПРИБОР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СИЛЫ ТОКА

ВКЛЮЧЕНИЕ В ЦЕПЬ

От

« »

К

« »

I

Амперметр

I

Условия обозначения

АМПЕРМЕТРА

А

Амперметр

включается

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО

А

А

СИЛА ТОКА

I =

[ I ] = А

Сила тока зависит

от заряда, переносимой

каждой частицей, числа

частиц в единице объёма,

скорости их направленного

движения и площади поперечного

сечения проводника.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЗАРЯД

q = I·t

1 Ку лон = 1Ампер·1секунду

или

1Кл = 1А с

[ q ] = Кл

t =

ВРЕМЯ

[ t ] = c

1.

A

I 1

2.

A

I 2

В цепях: I 1 =I 2

Но: работа тока (А) А 1

Напряжение равно отношению

работы тока на данном участке

к электрическому заряду,

прошедшему по этому участку.

Напряжение равно отношению

работы тока на данном участке

к электрическому заряду,

прошедшему по этому участку.

U =

q =

A = U· q

( 1 В = 1 )

Единица напряжения 1В

СИ: 1 ВОЛЬТ ( 1В )

1мВ = 0,001В

1кВ = 1000В

ВЕЛИЧИНА

ФОРМУЛА

ПРИБОР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ

Н

А

П

Р

Я

Ж

Е

Н

И

Е

ВКЛЮЧЕНИЕ В ЦЕПЬ

Вольтметр

Условия обозначения

ВОЛЬТМЕТРА

V

Вольтметр

включается

ПАРАЛЛЕЛЬНО

A V

V

U =

Зажимы вольтметра присоединяются к тем точкам цепи,

между которыми нужно измерить напряжение.

I , А

I 1

I 2

0 U ( R1

А

R

V

R =

Причина – взаимодействие

Величина постоянная для

данного проводника и НЕ

зависит ни от U , ни от I .

движущихся электронов с

ионами кристаллической

решётки.

Единицы сопротивления

СИ: Ом ( 1Ом = 1 )

Зависит от:

• длины проводника — l

• площади сечения — S

3. вещества — ρ

Р азные

проводники обладают

разным сопротивлением.

1мОм = 0,001Ом

1МОм = 1000000Ом

1кОм = 1000Ом

R= ρ

R= ρ

l =

S = ρ

ρ =

Удельное сопротивление проводника –

сопротивление проводника из данного вещества

длиной 1м, площадью поперечного сечения 1м 2 .

Единицы удельного сопротивления

СИ: [ ρ ] = Ом·м (дополнительно : [ ρ ] = )

ВЕЩЕСТВО

ρ· 10 -2

Алюминий

Вольфрам

2,8

5,5

Латунь

7,1

Медь

1,7

Никелин

42

Свинец

21

Серебро

1,6

Сталь

12

Сопротивление реостата зависит от его длины.

Ползунковый реостат.

Условное обозначение реостатов на схемах.

R= f(l) !

A

Рычажный реостат.

Получен

экспериментально.

А

R

А

V

V

V

I, А

R — ПОСТОЯННО

I, А

U — ПОСТОЯННО

U , В

U 1

2U 1

3U 1

… ..

I , А

I 1

2I 1

3I 1

… ..

R , Ом

R 1

2R 1

3R 1

… ..

I , А

I 1

2I 1

3I 1

… ..

R, Ом

U,B

I =

R =

U = I·R

Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению.

R 2

R 1

A 2

A 1

I 2

I 1

V 1

V 2

V

A

I

V

V 1

=

R 1

A 1

I 1

A

R 2

A 2

I 2

V 2

I

РАБОТА ТОКА на участке цепи

Так как q=I·t и

РАБОТА ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА

на участке цепи равна произведению

НАПРЯЖЕНИЯ на концах этого

участка на СИЛУ ТОКА и на ВРЕМЯ,

в течение которого совершалась РАБОТА.

А= U·q

то

А= I ·U·t

ЕДИНИЦЫ РАБОТЫ:

1Втч = 3600Дж

1гВтч = 360000Дж

1кВтч = 3600000Дж

СИ: Дж = В · А · с

Джоуль = Вольт·Ампер·секунда

МОЩНОСТЬ – величина, показывающая какая РАБОТА

совершилась В ЕДИНИЦУ ВРЕМЕНИ.

P =

А= I·U·t

I =

U =

P = I· U

ЕДИНИЦЫ МОЩНОСТИ:

СИ: Вт =Дж /с = В · А

1ватт = 1Вольт·1Ампер

1гВт = 100 Вт

1кВт = 1000 Вт

1МВт = 1000000 Вт

1ватт =

ОБЪЯСНЕНИЕ

ОПЫТНЫЕ ФАКТЫ

При прохождении тока в проводнике выделяется теплота.

В цепи происходит преобразование энергии упорядоченного движения заряженных частиц в тепловую.

Закон описывающий этот процесс

ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ

U = I·R

А= I · U · t

Q = I · U · t

А= Q

Q = I 2 · R · t

Количество теплоты, выделяемое проводником с током, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени.

Опыт Эрстеда

1. Магнитное поле представляет

собой особую форму материи.

2. Магнитное поле порождается

электрическим током

(движущимися зарядами).

3. Магнитное поле обнаруживается

по действию на электрический

ток (движущиеся заряды).

4. Магнитное поле существует

независимо от наших знаний

о нём.

S N

I

Магнитная стрелка

S

N

Опыт Ампера

I 2

I 1

I 1

I 2

F 2

F 1

F 1

F 2

F 1 и F 2 – магнитные силы

МАГНИТНОЕ ПОЛЕ

МАГНИТНЫЕ ЛИНИИ

прямого

тока

ПРАВИЛО

катушка

с

током

Магнитные линии – замкнутые кривые,

охватывающие проводник .

НАПРАВЛЕНИЕ МАГНИТНЫХ ЛИНИЙ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ТОКА СВЯЗАНО С НАПРАВЛЕНИЕМ ТОКА В ПРОВОДНИКЕ

Вне катушки магнитные линии направлены от северного полюса к южному.

МАГНИТНОЕ ДЕЙСТВИЕ КАТУШКИ УСИЛИВАЕТСЯ ПРИ:

1. Увеличении СИЛЫ ТОКА;

• Увеличении числа витков в катушке;
• Внесения внутрь катушки железного сердечника.

N S

ПОСТОЯННЫЕ МАГНИТЫ – тела, сохраняющие длительное время намагниченность.

Дугообразный магнит

Полосовой магнит

N — северный полюс магнита

S — южный полюс магнита

N S

N S

Естественные магниты магнитный железняк.

Искуственные магниты сталь, никель, кобальт.

1. Разноимённые магнитные полюса притягиваются,

одноимённые отталкиваются.

2. Магнитные линии — замкнутые линии.

3. Вне магнита магнитные линии выходят из « N »

и входят в « S », замыкаясь внутри магнита.

ГИПОТЕЗА АМПЕРА

е

МАГНИТ

МАГНИТНОЕ ПОЛЕ

ПОЛОСОВОЙ МАГНИТ

ДУГООБРАЗНЫЙ МАГНИТ

ДВА МАГНИТА, ОБРАЩЁННЫЕ ДРУГ К ДРУГУ ОДНОИМЁННЫМИ ПОЛЮСАМИ

ДВА МАГНИТА, ОБРАЩЁННЫЕ ДРУГ К ДРУГУ РАЗНОИМЁННЫМИ ПОЛЮСАМИ

s

N

Кратковременная аномалия – магнитная буря.

Постоянная аномалия – залежи железной руды на небольшой глубине.

Магнитное поле действует с некоторой силой на

любой проводник с током, находящийся в этом поле.

I

S

N

I

Рамка с током

в магнитном поле вращается.

η до 98%

• Проанализируйте условие задачи. Чётко представьте себе о чём спрашивается в ней, что требуется от вас.

2. Выберите удобные для решения единицы измерения физических величин и составьте краткую запись условия задачи.

З. Начертите электрическую схему или сделайте соответствующий рисунок. Правильно сделанный чертёж значительно облегчит решение задачи и позволит избежать многих ошибок. Разберитесь как включены приборы в электрическую цепь.

4. Приступайте к решению, используя основные формулы и постоянные величины.

• Проанализируйте результат и запишите окончательный ответ, обратив особое внимание

на их соответствие вопросам задачи.

Пример №1.

Определите длину никелевой проволоки сечением 0,1 мм 2 для

нагревательного элемента электрической плитки, рассчитанной

на напряжение 220В и силу тока 5А.

Выбор необходимых формул и постоянных величин.

• Для определения длины проволоки, надо знать сопротивление R . Вспомните формулы.

Из закона Ома находим R= , но R= ρ .

• Для нахождения удельного сопротивления никеля обратитесь к таблице.

Дано: СИ

S = 0, 1 мм 2

U . = 2 20 В

I = 5 A

ρ = 0,42

l — ?

Решение

R =

R = ρ

Ответ: l = 10,5 м  

l =

В окончательную

подставляем числовые данные.

l = = 10,5 м

Пример №2.

В электрическую цепь включены последовательно резистор

сопротивлением 10 Ом и электрическая лампа сопротивлением

20 Ом. Определите общее сопротивление сети.

Решение задачи начинается с вычерчивания

электрической схемы .

Нахождение общего сопротивления

производим по формуле: R=R 1 +R 2 .

R 1

R 2

U

Дано: СИ

R1 = 10 Ом

R2 . = 20 Ом

R — ?

Решение

R = R 1 + R 2

R = 10 Ом + 20 Ом = 30 Ом

Ответ: 30 Ом

 

Разработано преподавателем

колледжа ОГУ г.Одинцово, Московской области

Мацькив Н.М

на основе

справочника Рассказовой Г.А.

молнии, электрическое поле Земли. Курсы по физике

Тестирование онлайн

Электрическое поле Земли

У поверхности Земли существует электрическое поле. Наша планета обладает некоторым электрическим зарядом. Исследования этого поля показало, что Земля обладает отрицательным зарядом q=-450000 Кл, который вблизи поверхности создает вертикальное электрическое поле напряженностью E=130 В/м. На высоте 50 км над поверхностью Земли поле практически исчезает.

Мы живем в постоянном электрическом поле значительной напряженности. Если сравнить потенциалы на высоте макушки и пяток человека, получим разность потенциалов 200 В. Почему же по телу не проходит электрический ток? Потому что наше тело является проводником. И реальный наш потенциал становится равным потенциалу Земли.

Где же начинаются силовые линии поля, заканчивающиеся на Земле. Исследования атмосферы показали, что на высоте нескольких десятков километров над поверхностью Земли существует слой положительно заряженных (ионизованных) молекул, называемый ионосферой. Различные атмосферные явления приводят к обмену зарядами между ионосферой и Землей.

Электрические явления

Молния — природное явление, которое приводит к обмену зарядами между ионосферой и Землей. Ток в разряде молнии достигает 10—100 тысяч ампер, напряжение — миллионов вольт (иногда достигает 50 млн. вольт), тем не менее, погибает после удара молнией лишь 47,3 % людей.

На земном шаре ежегодно происходит до 16-и миллионов гроз, то есть около 44 тысяч за день. Прямой удар молнии очень опасен для здоровья людей, нередки случаи смертельного исхода. Для зданий и сооружений угрозами, вследствие непосредственного контакта канала молнии с поражаемыми объектами, являются возможность возгорания либо разрушения. Для электронных устройств представляет опасность также и электромагнитный импульс, создаваемый молнией.

Грозовые тучи постоянно обмениваются разрядами. При этом сила тока в 1 млн раз слабее силы тока в молнии.

В верхней атмосфере обнаружены другие виды молний — эльфы, джеты, спрайты.

Шаровая молния — светящийся плавающий в воздухе шар, уникально редкое природное явление. Существование шаровой молнии не подтверждено официальной наукой, до сих пор она не была зарегистрирована научной аппаратурой (магнитометрами, тепловизорами или качественной видеоаппаратурой). Единой физической теории возникновения и протекания этого явления к настоящему времени также не представлено. Существуют около 400 теорий, объясняющих явление, но ни одна из них не получила абсолютного признания в академической среде.

Во время грозы на Земле появляются большие индуцированные заряды и у поверхности Земли возникает сильное электрическое поле. Напряжённость поля особенно велика возле острых проводников, и поэтому на конце молниеотвода зажигается коронный разряд. Вследствие этого индуцированные заряды не могут накапливаться на здании и молнии не происходит. В тех же случаях, когда молния всё же возникает (такие случаи очень редки), она ударяет в молниеотвод и заряды уходят в Землю, не причиняя разрушений.

Это природное явление, возникающее над местом впадения реки Кататумбо в озеро Маракайбо (Южная Америка). Феномен выражается в возникновении свечения на высоте около пяти километров без сопровождающих акустических эффектов. Молнии появляются ночью (140—160 раз в год) и разряды длятся около 10 часов. В сумме получается около 1,2 миллиона разрядов в год.

Молнии видно с расстояния до 400 километров. Их даже использовали для навигации, из-за чего явление также известно под названием «Маяк Маракайбо».

Объяснение электрических явлений. 8-й класс

Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.

Тип урока: лекция с элементами беседы.

Вид урока: комбинированный.

Цели урока: вспомнить виды электризации, выяснить механизм электризации в каждом случае, выяснить, в чем различие между проводниками и непроводниками.

Задачи:

• Образовательные:
  • закрепление уже имеющихся знаний о электрическом заряде;
  • рассмотрение возможных механизмов электризации;
  • объяснение свойства проводников и непроводников с точки зрения внутреннего строения;
  • формирование умения объяснять процессы с точки зрения внутреннего строения вещества.
• Воспитательные:
  • формирование коммуникативных качеств, культуры общения;
  • формирование интереса к изучаемому предмету;
  • стимулирование  любознательности, активности на уроке;
  • развитие работоспособности.
• Развивающие:
  • развитие познавательного интереса;
  • развитие интеллектуальных способностей;
  • развитие умений выделять главное в изучаемом материале;
  • развитие умений обобщать изучаемые факты и понятия.

Формы работы: фронтальная, индивидуальная.

Средства обучения:

1. А.В.Перышкин, Учебник «Физика 8».
2. А.В.Перышкин, Сборник задач по физике для 7-9 классов.
3. Раздаточный материал (тестовые листы).
4. Презентация «Объяснение электрических явлений».
5. Компьютер.

План урока:

1. Организационный момент.
2. Повторение изученного материала.
    2.1. Тестирование.
    2.2. Проверка теста.
    2.3. Электрический заряд, его свойства.
    2.4. Электризация, ее виды.
3. Определение темы урока.
    3.1. Запись темы урока в тетрадь.
    3.2. Постановка целей и задач урока.
    3.3. Незаряженные тела, отрицательно и положительно заряженные тела.
4. Изучение новой темы:
    4.1. Электризация трением.
    4.2. Электризация через влияние.
    4.3. Электризация при соприкосновении.
    4.4. Проводники и непроводники.
5. Закрепление изученного материала.
6. Подведение итогов.
7. Домашнее задание.

ХОД УРОКА.

1. Организационный момент.

На доске слайд 2 «Электрические явления».

Примечание: смена слайдов в презентации производится вручную, так как у каждого учителя свой темп урока.

Учитель сообщает ученикам, что на данном уроке они продолжат знакомиться с электрическими явлениями, но перед тем как узнать что-либо новое необходимо повторить старое.

2. Повторение изученного материала

2.1. Тест: (Слайды 3, 4, 5, 6, 7) вопросы и варианты ответов появляются на доске. Выбранный вариант ответа ученики заносят в специальные раздаточные листы, которые получили заранее.

Ответы к тесту

Класс:____________________________________ Фамилия, имя:_________________________________________________
Вопрос	1	2	3	4	5	6	7
Ответ

Вопрос 1. На каком из рисунков легкие шарики, подвешенные на шелковых нитях, заряжены одноименными зарядами?

А. 1
Б. 2
В. 3
Г. Такого рисунка нет

Вопрос 2. Какая из перечисленных ниже частиц обладает отрицательным зарядом?

А. Атом
Б. Электрон
В. Протон
Г. Нейтрон

Вопрос 3. В ядре атома лития содержится 7 частиц, и вокруг ядра движутся 3 электрона. Сколько в ядре этого атома протонов и нейтронов?

А. 3 протона и 4 нейтрона
Б. 4 протона и 3 нейтрона
В. Только 7 протонов
Г. Только 7 нейтронов

Вопрос 4. Нейтральный атом гелия, потерявший один электрон называется…

А. …молекулой
Б. …ядром атома
В. …положительным ионом
Г. …отрицательным ионом

Вопрос 5. Какое высказывание соответствует планетарной модели атома Резерфорда?
1) ядро положительно заряжено
2) размеры ядра много меньше размеров атома
3) Масса ядра много больше массы всех электронов

А. Только 1
Б. Только 2
В. Только 3
Г. 1, 2 и 3

На обдумывание каждого ответа учащимся выделяется 10 секунд. Когда работа над тестом закончена, ученики сдают учителю свои карточки с ответами.

2.2. Проверка теста. (Слайды 8, 9, 10, 11, 12, 13)

На доске снова появляются слайды с вопросами теста, но на этот раз ученики отвечают на эти вопросы вслух (предварительно подняв руку), после чего правильный ответ выделяется на экране.

Ответы: А Б А В Г

2.3. Электрический заряд, его свойства

В дальнейшем урок строится по схеме вопрос – ответ. Правильные ответы учеников суммируются и ученики, давшие наибольшее количество правильных ответов в конце урока получают положительные оценки.

Слайд 14.

Вопрос: Что называется электрическим зарядом?
Ответ: Электрический заряд – это свойство тел, которое проявляется при из взаимодействии. Иногда электрическим зарядом называют заряженную частицу.

Вопрос: Какие свойства электрического заряда вы знаете?
Ответ: Свойства сохранения заряда, делимость заряда (существует элементарный неделимый заряд), при взаимодействии одноименные заряды отталкиваются, а разноименные притягиваются. (Слайд 15).

Вопрос: Какие частицы входят в состав атома?
Ответ: Протоны (положительные частицы), электроны (отрицательные частицы) и нейтроны (нейтральные частицы) Протоны и нейтроны образуют ядро атома, а электроны вращаются вокруг ядра. (Слайд 16).

Вопрос: Что такое электризация?
Ответ: Электризация – это сообщение телу электрического заряда.

Вопрос: Какие виды электризации вы знаете?
Ответ: Электризация при трении, электризация при соприкосновении, электризация через влияние. (Слайд 17).

Вопрос: Сталкиваемся ли мы в жизни с явлением электризации? Когда?
Варианты ответов: Волосы летают за расческой, одежда «прилипает» к телу…

Учитель демонстрирует слайды 18 и 19.

3. Определение темы урока (слайд 20)

3.1. Запись темы урока в тетрадь: «Объяснение электрических явлений».

3.2. Постановка целей и задач урока

Учитель сообщает классу, что на данном уроке они познакомятся с механизмом всех названных видов электризации тел, а так же выяснят, почему проводники проводят через себя электрический заряд, а непроводники – нет.

3.3. Незаряженные тела, отрицательно и положительно заряженные тела.

На экране слайд 21.

Вопрос: Можно ли считать тело, изображенное на рисунке нейтральным? Положительным? Отрицательным?
Ответ: Данное тело является нейтральным, так как число положительных зарядов в нем равно числу отрицательных зарядов.

Запись в тетрадь: Сумма всех отрицательных зарядов в теле по абсолютному значению равна сумме всех положительных зарядов и тело в целом не имеет заряда. Оно электрически нейтрально.

Вопрос: Что произойдет при электризации этого тела?
Ответ: Равенство числа положительных и отрицательных зарядов нарушится: если больше будет положительных зарядов, то тело будет заряжено положительно, а если больше будет отрицательных зарядов, то тело будет заряжено отрицательно.

Запись в тетрадь: (Слайд 22) При электризации происходит перераспределение зарядов.
Если в теле имеется избыток положительных зарядов, то оно заряжено положительно, а если избыток отрицательных, то оно заряжено положительно.

4. Изучение новой темы

Каким же образом происходит перераспределение зарядов?

Учитель просит учеников еще раз вспомнить, какие заряженные частицы входят в состав атома (протоны и электроны).

Вопрос: Как вы думаете, какие именно частицы будут перемещаться? Протоны или электроны? А может быть и те и другие?
Ожидаемый ответ: Перемещаются электроны, так как протоны входят в состав ядра атома и определяют химические свойства элемента. (В данном случае, если ученики не смогут дать правильный ответ, его дает сам учитель).

4.1. Электризация трением. Слайды 23 и 24

После демонстрации слайдов учитель комментирует их: при трении электроны переходят от одного тела к другому.

Вопрос: Сколько тел электризуются при трении?
Ответ: Электризуются всегда два тела.

Вопрос: Какие заряды приобретают тела при электризации трением?
Ответ: При электризации трением тела всегда приобретают разноименные заряды.

4.2. Электризация через влияние

Вопрос: Слайд 25. Как взаимодействуют нейтральное и отрицательно заряженное тело?
Ответ: Они притягиваются.

Вопрос: Почему же так происходит? Чтобы понять это явление просмотрим следующий слайд. (слайд 26).
Ответ: Отрицательные заряды нейтрального тела смещаются в сторону противоположную той, с которой подносят отрицательно заряженное тело. Таким образом, со стороны отрицательно заряженного тела оказываются некомпенсированные положительные заряды, которые притягиваются к отрицательно заряженному телу.

Вопрос: Почему же нескомпенсированный отрицательный заряд с другой стороны тела не отталкивается от отрицательно заряженного тела?
Ответ. Отталкивается, но сила этого взаимодействия гораздо слабее, так как нескомпенсированный отрицательный заряд находится на большем расстоянии от отрицательно заряженного тела.

Вопрос:  (слайд 27) Как взаимодействуют нейтральное и положительно заряженное тела?
Ответ: Притягиваются друг к другу.

Вопрос: После просмотра слайда (слайд 28) ответьте, почему так происходит?
Ответ: Отрицательные заряды нейтрального тела смещаются в сторону, с которой поднесли положительно заряженное тело. С этой стороны образуется нескомпенсированный отрицательный заряд, и тела притягиваются друг к другу.

4.3. Электризация при соприкосновении. Слайд 29

Вопрос: Слайд 30. Почему если поднести отрицательно заряженное тело к нейтральному телу, то нейтральное тело сначала притянется к отрицательному, а затем оттолкнется?
Ответ: сначала имеет место электризация через влияние, а затем нейтральное тело тоже приобретает отрицательный заряд. А одноименно заряженные тела отталкиваются.

Вопрос: после про