Тесты по теме: «Электрические явления»
1. Какой процесс не является видом электризации ?
а) трение , б) удар, в) соприкосновение, г) скольжение.
2. Какая частица не входит в состав ядра?
а) электрон б) протон в) нейтрон
3. Какой заряд имеет нейтрон?
а) положительный б) отрицательный в) нулевой
4. Какой заряд имеет электрон?
а) отрицательный, б) положительный, в) нулевой
5. Выберите правильное утверждение
а) все заряды притягиваются в) одноименные заряды притягиваются
б) положительные заряды притягиваются г) разноименные заряды притягиваются
6. Тела, через которые электрические заряды не могут переходить от одного тела к другому, называют
а) проводники б) диэлектрики в) полупроводники
7. Какое из веществ является непроводником?
а) почва б) воздух в) графит г) железо
8. Какое из веществ является проводником?
а) фарфор б) резина в) графит г) почва
9. Масса, какой частицы самая маленькая?
а) электрон б) атом в) ион
10. Положительным ионом называют
а) атом с избытком электронов
б) атом, в котором число протонов равно числу электронов
в) атом, в котором число нейтронов равно числу электронов
г) атом с недостатком электронов
1. Какой заряд имеет нейтрон?
а) положительный б) отрицательный в) нулевой
2. Какой заряд имеет электрон?
а) отрицательный б) положительный в) нулевой
3. Какая частица не входит в состав ядра?
а) электрон б) протон в) нейтрон
4. Какой процесс не является видом электризации?
а) трение б) удар в) соприкосновение г) скольжение
5. Тела, через которые электрические заряды не могут переходить от одного тела к другому, называют
а) проводники б) диэлектрики в) полупроводники
6. Выберите правильное утверждение
а) все заряды притягиваются
б) положительные заряды притягиваются
в) одноименные заряды притягиваются
г) разноименные заряды притягиваются
7. Масса, какой частицы самая маленькая?
а) электрон б) протон в) нейтрон
8. Какое из веществ является проводником?
а) фарфор б) резина в) графит г) почва
9. Какое из веществ является непроводником?
а) почва б) воздух в) графит г) железо
10. Положительным ионом называют
а) атом с избытком электронов
б) атом, в котором число протонов равно числу электронов
в) атом, в котором число нейтронов равно числу электронов
г) атом с недостатком электронов
1. Какой процесс не является видом электризации ?
а) трение , б) удар, в) соприкосновение, г) скольжение.
2. В каких случаях эти наэлектризованные шарики должны отталкиваться?
а) № 1 и № 3. б) № 2 и № 4. 3. в) № 1 и № 4 г) № 2 и № 3.
3. Чем отличается электрометр от электроскопа?
б) Принципом действия.
г) Наличием вместо «лепестков» стрелки, перемещающейся по шкале.
4.. Какое из названных здесь веществ относится к проводникам электричества?
а) Шелк. в) Графит. б) Фарфор. г) Пластмасса.
5. Из какого вещества должен быть сделан изолятор?
а) Металла. б) Диэлектрика.
в) Пластмассы. г) Ткани.
6 .Электрический заряд можно делить.
а) . на заряды, меньшие исходного в 2, 4, 8 и т.д. раз.
б) . на множество малых зарядов.
в) . до получения неделимого наименьшего в природе заряда.
г) . до бесконечности.
7. Какой заряд имеет протон?
а) положительный б) отрицательный в) нулевой
8. Какое из веществ является непроводником?
а) почва б) воздух в) графит г) железо
9. Масса, какой частицы самая маленькая?
а) электрон б) атом в) ион
10. .Какую физическую величину измеряют в кулонах (Кл)?
а) Электрическую силу.
б) Силу взаимодействия электрических зарядов.
в) Электрический заряд.
1. Какой заряд имеет нейтрон?
а) положительный б) отрицательный в) нулевой
2. Какая частица не входит в состав ядра атома?
а) электрон б) протон в) нейтрон
3. Какой заряд имеет электрон?
а) отрицательный, б) положительный, в) нулевой
4. Выберите правильное утверждение
а) все заряды притягиваются в) одноименные заряды притягиваются
б) положительные заряды притягиваются г) разноименные заряды притягиваются
5. Тела, через которые электрические заряды не могут переходить от одного тела к другому, называют
а) проводники б) диэлектрики в) полупроводники
6. Какое из веществ является непроводником?
а) почва б) воздух в) графит г) железо
7. Какое из веществ является проводником?
а) фарфор б) резина в) графит г) почва
8. Масса, какой частицы самая маленькая?
а) электрон б) атом в) ион
9. Положительным ионом называют
а) атом с избытком электронов
б) атом, в котором число протонов равно числу электронов
в) атом, в котором число нейтронов равно числу электронов
г) атом с недостатком электронов
10. Какова масса и заряд электрона? а) 9,1 · 10 31 кг и 1,6 · 10 19 Кл. в) 9,1 · 10 -31 г и 1,6 · 10 -19 Кл
б) 9,1 · 10 -31 кг и 1,6 · 10 19 Кл.
Курс повышения квалификации
Особенности подготовки к сдаче ЕГЭ по физике в условиях реализации ФГОС СОО
- Сейчас обучается 42 человека из 25 регионов
Курс повышения квалификации
Организация проектно-исследовательской деятельности в ходе изучения курсов физики в условиях реализации ФГОС
- Сейчас обучается 73 человека из 41 региона
Курс повышения квалификации
Информационные технологии в деятельности учителя физики
- Сейчас обучается 100 человек из 43 регионов
Ионизирующие излучения
Найдите материал к любому уроку, указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:
6 318 236 материалов в базе
Материал подходит для УМК
«Физика», Перышкин А.В.
Глава 2. Электрические явления
Другие материалы
- Физика
- 7 класс
- Другие методич. материалы
- Учебник: «Физика», Перышкин А.В.
- 15.02.2023
- 203
- 2
- Физика
- 7 класс
- Другие методич. материалы
- 15.02.2023
- 123
- 0
- Физика
- 7 класс
- Презентации
- Учебник: «Физика», Перышкин А.В.
- Тема: §50 Действие жидкости и газа на погружённое в них тело
- 15.02.2023
- 175
- 1
- Физика
- 9 класс
- Другие методич. материалы
- Учебник: «Физика», Перышкин А.В., Гутник Е.М.
- Тема: Глава 2. Механические колебания и волны. Звук
- 15.02.2023
- 200
- 0
- Физика
- 11 класс
- Конспекты
- Учебник: «Физика (базовый уровень)», Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Чаругин В.М. / Под ред. Парфентьевой Н.А.
- 15.02.2023
- 163
- 3
- Физика
- 7 класс
- Другие методич. материалы
- 15.02.2023
- 74
- 1
- Физика
- Статьи
- 15.02.2023
- 92
- 0
- Физика
- 7 класс
- Другие методич. материалы
- 15.02.2023
- 188
- 6
Вам будут интересны эти курсы:
- Курс повышения квалификации «Информационные технологии в деятельности учителя физики»
- Курс повышения квалификации «Подростковый возраст — важнейшая фаза становления личности»
- Курс повышения квалификации «Методика написания учебной и научно-исследовательской работы в школе (доклад, реферат, эссе, статья) в процессе реализации метапредметных задач ФГОС ОО»
- Курс повышения квалификации «Основы управления проектами в условиях реализации ФГОС»
- Курс профессиональной переподготовки «Экскурсоведение: основы организации экскурсионной деятельности»
- Курс повышения квалификации «Экономика: инструменты контроллинга»
- Курс повышения квалификации «Разработка бизнес-плана и анализ инвестиционных проектов»
- Курс повышения квалификации «Финансы предприятия: актуальные аспекты в оценке стоимости бизнеса»
- Курс повышения квалификации «Организация маркетинга в туризме»
- Курс повышения квалификации «ЕГЭ по физике: методика решения задач»
- Курс профессиональной переподготовки «Организация деятельности секретаря руководителя со знанием английского языка»
- Курс профессиональной переподготовки «Организация технической поддержки клиентов при установке и эксплуатации информационно-коммуникационных систем»
- Курс профессиональной переподготовки «Стандартизация и метрология»
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.
- 15.02.2023 368
- DOCX 65.5 кбайт
- 10 скачиваний
- Оцените материал:
Настоящий материал опубликован пользователем Яндемиров Владимир Васильевич. Инфоурок является информационным посредником и предоставляет пользователям возможность размещать на сайте методические материалы. Всю ответственность за опубликованные материалы, содержащиеся в них сведения, а также за соблюдение авторских прав несут пользователи, загрузившие материал на сайт
Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.
Автор материала
- На сайте: 5 месяцев
- Подписчики: 0
- Всего просмотров: 2398
- Всего материалов: 6
40%
24 минуты
Договор доверительного управления имуществом
26 минут
Санитарно-эпидемиологические требования к устройству, содержанию и организации режима работы образовательных организаций дополнительного образования детей
43 минуты
Родительское внимание как основной элемент формирования здоровой психики у ребенка
Подарочные сертификаты
- Курсы «Инфоурок»
- Онлайн-занятия с репетиторами на IU.RU
Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.
Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.
Электризация тел. Электрический заряд
Понятие электризации тел. Виды электризации
В глубокой древности дочь древнегреческого философа Фалеса Милетского обратила внимание отца. Что к ее янтарному украшению притягиваются легкие пушинки, ворсинки меха. Философ заинтересовался этим явлением. И после проведения различных наблюдений, установил. Что этим свойством обладают и другие вещества. Стеклянная палочка потертая о шелк, эбонитовая палочка, потёртая о сукно или мех. В семнадцатом веке такие явления были названы электрическими (от греческого слова электрон — янтарь). Если потереть о сухое сукно эбонитовую палочку, то не только палочка, но и сукно, начинает притягивать кусочки бумаги. Значит при трении электризуются оба тела.
Наэлектризовать тело это значит сообщить телу электрический заряд.
Существует несколько способов электризации тел:
1) Трение (Эбонитовая палочка потертая о мех).
2) Прикосновение (к металлической гильзе коснуться наэлектризованной стеклянной палочкой).
3) Влияние (поднести заряженную палочку к струйке воды).
Существуют два вида электрического заряда
1. Положительный заряд, который можно получить при трении стеклянной палочки о бумагу.
2. Отрицательный заряд, который можно получить при трении эбонитовой палочки о мех.
Между заряженными телами существуют различные виды взаимодействия. Если взять два тела с отрицательными зарядами, то они друг от друга отталкиваются. А если взять одно тело положительное, а другое отрицательное, то эти тела притягиваются.
Объяснение электризации тел. Проводники и их свойства.
Чтобы объяснить, как происходит процесс электризации тел, рассмотрим строение проводников.
Проводниками называют вещества, которые проводят электрический заряд.
К проводникам относятся: металлы, растворы солей и кислот, тело животного и человека, Земля. В проводниках атомы устроены так, что электроны, которые расположены на последней орбите, слабо удерживаются ядром и покидают атом и становятся свободными. Существование свободных электронов в проводниках и помогает объяснить явление электризации тел. Электроны имеют отрицательный заряд. Рассмотрим опыт: возьмём металлическую гильзу и подвесим её на нити. Поднесем к ней наэлектризованную стеклянную палочку с положительным зарядом. Так как гильза это проводник и у нее много свободных электронов они сместятся в сторону стеклянной палочки. В результате гильза и палочка начнут притягиваться друг к другу.
Прибор, определяющий величину заряда. Его устройство и действие.
Немецкий физик Рихман создает прибор, при помощи которого можно определить величину электрического заряда. Этот прибор был назван электроскопом, в настоящее время прибор усовершенствован и называется электрометром.
1. Из двух стеклянных дисков.
2. Металлический обод.
3. Металлический стержень.
5. Полый металлический шар.
6. Шкала с делением.
Поднесем отрицательно заряженное тело к электрометру. Так как стержень и стрелка проводники. И в них много свободных электронов. Они начинают смещаться вниз (они отталкиваются от отрицательно заряженного тела). Внизу образуется избыток электронов. На стрелке и на стержне образуются одинаковые заряды, которые друг от друга отталкиваются. Поэтому стрелка отклоняется на некоторый угол от стержня. По углу отклонения стрелки можно судить о величине электрического заряда.
Основные сведения об электризации тел в физике
Электрический заряд является величиной, определяющей способность тела к электрическому взаимодействию и интенсивность этого взаимодействия.
Заряд обозначают латинской буквой q и измеряют в кулонах (Кл).
Два вида электрических зарядов
В природе существуют два вида электрических зарядов, которые условно названы положительным и отрицательным. Носителем положительного заряда является протон, а отрицательного — электрон. Обычно атомы находится в равновесном состоянии благодаря одинаковому числу входящих в них положительных и отрицательных частиц.
Электрометр работает по такому же принципу, но дополнительно имеет шкалу. Степень отклонения стрелки электрометра от стержня позволяет измерить заряд.
Явление электризации тел
Электризация — процесс перераспределения зарядов, при котором электроны от одного тела переходят к другому и электрически нейтральные тела становятся заряженными.
Электроны могут перемещаться от одного атома к другому. При этом они формируют положительные (где отсутствует электрон) или отрицательные (одиночный электрон или атом с дополнительным электроном) ионы. Если электроны переходят к нейтрально заряженному телу, то в этой области их количество становится большим, чем количество положительных протонов.
Таким образом появляется некомпенсированный отрицательный заряд. И наоборот, в области, откуда они уходят, появляется нехватка отрицательных зарядов, необходимых для компенсации положительных, и область заряжается положительно.
- электризация происходит при взаимодействии;
- в электризации участвуют два тела или более;
- электризуются оба тела.
Условие возникновения электризации тел
Электризация нейтральных тел, состоящих из разных веществ, возможна, если в атомах одного из них есть электроны со слабой связью с ядром, а у другого, наоборот присутствуют очень сильные связи. Электроны, которые вращаются на удаленных орбитах, слабо взаимодействуют с ядрами, и часть таких электронов легко теряет свои связи с ними.
Поэтому, при тесном контакте с веществами, имеющими более сильные электронные связи с ядрами, происходит окончательный разрыв слабой связи и перемещение свободных электронов.
Главным условием электризации тел является наличие слабых и сильных электронных связей.
Способы электризации
Существующие способы электризации можно разделить на две группы:
Электризация с помощью механического воздействия
Электризация трением
При трении тела тесно контактируют друг с другом, и часть электронов с поверхности одного переходит на поверхность второго. Если стеклянную палочку натереть о бумагу, то палочка получит положительный заряд, а бумага — отрицательный.
При трении о мех или шерстяную ткань эбонит приобретает отрицательный заряд, а мех и шерсть — положительный.
В результате трения при контакте воздуха с твердыми или жидкими веществами, например, водной поверхностью, воздух электризуется, и происходят разряды молний.
Электризация при соприкосновении или ударе
Электризация трением возможна, даже если тела имели нейтральный заряд. Для электризации соприкосновением или ударом необходимо, чтобы хотя бы одно из тел имело отличный от нуля заряд, так как кратковременного взаимодействия недостаточно для электризации незаряженных тел. Соприкасаясь с нейтральным предметом, заряженное тело передает ему часть своего заряда.
Электризация под влиянием внешних сил
Электризация индукцией (наведением)
Электризация наведением схематически показана на изображении.
Если к двум соприкасающимся незаряженным электрометрам (рис. а) поднести положительно заряженную стеклянную палочку, то электроны, притягиваясь к предмету с положительным зарядом, сосредоточатся в ближайшем к стеклянной палочке электрометре и на нем образуется отрицательный заряд (рис. б). Если в этот момент разделить электрометры (рис. в) и затем убрать стеклянную палочку, то они так и останутся разноименно заряженными (рис. г).
Другие способы электризации:
- воздействие света (фотоэффект);
- влияние тепла (термопары);
- химические реакции;
- давление (пьезоэффект).
Распределение заряда
При электризации тела с ровной поверхностью заряд равномерно распределится по ней. Если предмет неправильной формы, заряд распределится неравномерно. Наибольшая концентрация электронов будет на выпуклых частях, меньшая — на впадинах.
Законы Кулона и сохранения заряда
Закон Кулона
Сила взаимодействия между двумя неподвижными точечными зарядами, находящимися в вакууме, прямо пропорциональна произведению модулей этих зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Сила направлена по прямой, соединяющей эти заряды.
Конспект урока по физике «Электризация» (8 класс)
Явления, связанные с электричеством, довольно распространены в природе. Одним из самых наблюдаемых явлений является электризация тел. Так или иначе с электризацией приходилось сталкиваться каждому человеку. Иногда мы не замечаем статического электричества вокруг нас, а иногда его проявление ярко выражено и довольно ощутимо.
Например, владельцы автотранспорта, при определённых стечениях обстоятельств, замечали, как их машина вдруг начинала «бить током». Обычно это происходит при выходе из салона автомобиля. Ночью даже можно заметить искрение между кузовом и рукой, прикасающейся к нему. Объясняется это электризацией, о которой поговорим в данной статье.
Определение
В физике электризацией называют процесс, при котором происходит перераспределения зарядов, на поверхностях разнородных тел. При этом на телах скапливаются заряженные частицы противоположных знаков. Наэлектризованные тела могут передавать часть накопленных заряженных частиц другим предметам или окружающей среде, контактирующей с ними.
Заряженное тело передаёт заряды при непосредственном контакте с ним нейтральных или противоположно заряженных предметов, либо через проводник. По мере перераспределения взаимодействие электрических зарядов уравновешивается, и процесс перетекания прекращается.
Важно помнить, что при электризации тел новые электрические частицы не возникают, а лишь перераспределяются уже существующие. При электризации действует закон сохранения заряда, согласно которому алгебраическая сумма отрицательных и положительных зарядов всегда равна нулю. Другими словами – количество отрицательных зарядов переданных другому телу при электризации равняется количеству оставшихся заряженных протонов противоположного знака.
Известно, что носителем элементарного отрицательного заряда является электрон. Протоны же обладают положительными знаками, но эти частицы прочно связаны ядерными силами и не могут свободно перемещаться при электризации (за исключением кратковременного высвобождения протонов в процессе разрушения атомных ядер, например, в различных ускорителях). В целом атом, обычно, электрически нейтрален. Его нейтральность может нарушить электризация.
Однако, отдельные электроны из облака, окружающего многопротонные ядра, могут покидать свои отдалённые орбиты и свободно перемещаться между атомов. В таких случаях образуются ионы (иногда называемые дырками), имеющие положительные заряды. См. схему на рис. 1.
Рис. 1. Два рода зарядов
В твёрдых телах ионы связаны атомными силами и, в отличие от электронов, не могут изменить своё расположение. Поэтому только электроны являются переносчиками заряда в твёрдых телах. Для наглядности мы будем считать ионы просто заряженными частицами (абстрактными точечными зарядами), которые ведут себя так же, как и частицы с противоположным знаком – электроны.
Рис. 2. Модель атома
Физические тела в естественных условиях электрически нейтральные. Это значит, что их взаимодействия уравновешены, то есть, количество ионов заряженных положительно равно количеству отрицательно заряженных частиц. Однако, электризация тела нарушает это равновесие. В таких случаях электризация является причиной изменения баланса кулоновских сил.
Два вида зарядов
Выяснили, что существуют два рода зарядов. Их условно назвали положительными и отрицательными. Одни тела при электризации получают положительный заряд, а другие – отрицательный (рис. 2).
Положительные заряды обозначают «+», а отрицательные – знаком «-».
Договорились считать возникающие заряды:
- положительными – на кусочке стекла, после того, как его потерли о шелк.
- отрицательными – на кусочке эбонита, после того, как его потерли о шерсть.
Рис. 2. На кусочке стекла натертого шелком, возникает положительный заряд, а эбонит, натертый шерстью, заряжается отрицательным зарядом
Примечание: Заряды, имеющие одинаковые знаки называют одноименными, а если знаки различаются – разноименными.
Условия возникновения электризации тел
Прежде чем перейти к определению условий электризации тел, заострим ваше внимание на взаимодействии точечных зарядов. На рисунке 3 изображена схема такого взаимодействия.
Рис. 3. Взаимодействие заряженных частиц
На рисунке видно, что одноимённые точечные заряды отталкиваются, тогда как разноимённые – притягиваются. В 1785 г. силы этих взаимодействий исследовал французский физик О. Кулон. Знаменитый закон Кулона гласит: два неподвижных точечных заряда q1 и q2, расстояние между которыми равно r, действуют друг на друга с силой:
F = (k*q1*q2)/r2
Коэффициент k зависит от выбора системы измерений и свойств среды.
Исходя из того, что на точечные заряды действуют кулоновские силы, имеющие обратно пропорциональную зависимость от квадрата расстояния между ними, проявление этих сил может наблюдаться только на очень небольших расстояниях. Практически, эти взаимодействия проявляются на уровне атомных измерений.
Таким образом, для того чтобы электризация тела произошла, необходимо максимально приблизить его к другому заряженному телу, то есть, прикоснуться к нему. Тогда под действием кулоновских сил часть заряженных частиц переместится на поверхность заряжаемого предмета.
Строго говоря, при электризации перемещаются только электроны, которые распределяются по поверхности заряжаемого тела. Избыток электронов образует определённый отрицательный заряд. Создание положительного заряда на поверхности реципиента, электроны с которого перетекли на заряжаемый объект, возложено на ионы. При этом модули величин зарядов на каждой из поверхностей равны, но знаки их противоположны.
Электризация нейтральных тел из разнородных веществ возможна только в том случае, если у одного из них электронные связи с ядром очень слабые, а у другого, наоборот – очень сильные. На практике это означает, что в веществах, у которых электроны вращаются на удалённых орбитах, часть электронов теряют свои связи с ядрами и слабо взаимодействуют с атомами. Поэтому, при электризации (тесном контакте с веществами), у которых проявляются более сильные электронные связи с ядрами, происходит перетекание свободных электронов. Таким образом, наличие слабых и сильных электронных связей является главным условием электризации тел.
Поскольку в кислотных и щелочных электролитах могут перемещаться и ионы, то электризация жидкости возможна путём перераспределения собственных ионов, как это имеет место при электролизе.
Электризация тел при соприкосновении. Взаимодействие заряженных тел
Наверное, все замечали, что шерстяные вещи, такие, как свитер, например, иногда приобретают способность притягивать к себе волосы или маленькие кусочки бумаги. Чаще всего это случается после соприкосновения с синтетическим материалом, который используют для внутренней стороны зимних курток. То же самое происходит и с волосами, когда мы снимаем шапку. Подобными свойствами обладают и другие вещества, такие, как стекло, эбонит, мех и т.д.
Такие явления люди начали называть электрическими, а тела — наэлектризованными
Наэлектризованным телом называется то тело, которое обладает электрическим зарядом.
Опыты показывают, что при соприкосновении, заряд частично передаётся от одного тела к другому. Однако, также было замечено, что наэлектризованные тела не только притягиваются, но и отталкиваются друг от друга в определённых случаях. Это можно объяснить тем, что существуют заряды разного рода и, соответственно, они по-разному взаимодействуют с одним и тем же телом. После тщательно проведённых исследований, выяснялось, что существует заряды двух родов, которые условились называть
положительными
и
отрицательными
.
Было установлено, что заряды одинакового рода отталкиваются, а заряды разного рода притягиваются.
Два тела отталкиваются друг от друга. Что можно о них сказать?
Поскольку отталкиваются заряды одинакового рода, можно сделать вывод, что либо оба обладают положительными зарядами, либо оба тела обладают отрицательными зарядами.
К телу поочерёдно поднесли две палочки из разного материала. В одном случае тело отталкивало палочку, а в другом — притягивало. Какой из этого можно сделать вывод?
Палочки продемонстрировали взаимодействие разного рода с одним и тем же телом. Следовательно, палочки имеют заряды разного рода.
Проводя опыт, два ученика использовали по два заряженных шарика. В обоих случаях шарики оттолкнулись. После этого ученики выбрали три из этих четырёх шариков случайным образом. Могут ли все три шарика иметь разные заряды? Могут ли все три шарика иметь одинаковые заряды? Может ли случится так, что какие-то два из этих шариков начнут притягиваться?
Заметим сразу, что существует всего два рода зарядов, поэтому три шарика никак не могут иметь разные заряды. Итак, мы знаем, что каждая из пар шариков отталкивалась, т.е. в каждой паре шарики были одинаково заряжены. Значит, есть вероятность, что они все были положительно заряжены или все были отрицательно заряжены. Поэтому, три случайно выбранных шарика могли иметь одинаковый заряд. Но, ведь, могло случиться и так, что у одного ученика было два положительно заряженных шарика, а у другого — два отрицательно заряженных шарика. В этом случае, какие бы шарики они ни выбрали, один из них имел бы заряд, противоположный двум другим. Поэтому, в этом случае, они бы начали притягиваться.
Способы электризации тел
Существует несколько способов электризации, которые условно можно разделить на две группы:
- Механическое воздействие:
-
электризация соприкосновением;
- электризация трением;
- электризация при ударе.
- Влияние внешних сил:
-
электрическое поле;
- воздействие света (фотоэффект);
- влияние тепла (термопары);
- химические реакции;
- давление (пьезоэффект).
Рис. 4. Способы электризации
Наиболее распространённым способом электризации тел в природе является трение. Чаще всего происходит трение воздуха при контакте его с твёрдыми или жидкими веществами. В частности, в результате такой электризации происходят грозовые разряды.
Электризация трением нам известна ещё со школьной скамьи. Мы могли наблюдать наэлектризованные трением небольшие эбонитовые палочки. Отрицательный заряд потёртых об шерсть палочек определяется избытком электронов. Шерстяная ткань при этом заряжается положительным электричеством.
Подобный опыт можно провести со стеклянными палочками, но натирать их необходимо шёлком или синтетическими тканями. При этом, в результате трения стеклянные наэлектризованные палочки заряжаются положительно, а ткань – отрицательно. В остальном между стеклянным электричеством и зарядом эбонита различий нет.
Чтобы наэлектризовать проводник (например, металлический стержень), необходимо:
- Изолировать металлический предмет.
- Прикоснуться к нему положительно заряженным телом, например стеклянной палочкой.
- Отвести часть заряда на землю (кратковременно заземлить один конец стержня).
- Убрать заряженную палочку.
При этом заряд на стержне равномерно распределится по его поверхности. Если металлический предмет неправильной формы, заряды распределятся неравномерно – концентрация электронов будет больше на выпуклостях и меньше на впадинах. При разделении тел происходит перераспределение заряженных частиц.
Объяснение электризации
В § 8-а мы рассмотрели строение атома (положительно заряженное ядро и электронные оболочки) и строение металлов (положительно заряженные ионы и электронный газ). Это позволит нам объяснить явление электризации. Сделаем это.
При трении тел друг о друга «трутся» именно электронные оболочки атомов, из которых тела состоят. А так как электроны слабо связаны с ядрами атомов, то электроны могут отделяться от «своих» атомов и переходить на другое тело. В результате на нём возникает избыток электронов (отрицательный заряд), а на первом теле – недостаток электронов (положительный заряд).
Итак, электризация трением
объясняется переходом части электронов от одного тела к другому, в результате чего тела заряжаются разноимённо. Поэтому тела, наэлектризованные трением друг о друга, всегда притягиваются (см. § 8-б). Но, кроме электризации трением, существует электризация индукцией (лат. «индукцио» – наведение). Рассмотрим её на опыте:
В начале опыта имеются два металлических шара, которые касаются друг друга (а). К одному из них подносят, не касаясь его, заряженную стеклянную палочку (б), после чего второй шар отодвигают (в). Теперь палочку можно убрать, – шары будут разноимённо заряжены (г).
Объясним этот опыт с точки зрения электронно-ионной теории.
Сначала металлические шары не были заряжены. Это значит, что электронный газ присутствовал в шарах в равных количествах (а). Поскольку палочка стеклянная, мы считаем её заряд положительным (см. § 8-б). Она притягивает отрицательно заряженные частицы – электроны. В результате электронный газ «перетекает» в левую часть левого шара, и в этом месте образуется избыток отрицательного заряда (б).
Все положительные ионы металла прочно связаны друг с другом (они и есть металл), поэтому никуда не «перетекают». Значит, во всех остальных частях шаров возникает недостаток электронов, то есть положительный заряд. И если в этот момент, не убирая палочку, раздвинуть шары (в) и лишь затем убрать её, шары останутся разноимённо заряженными (г).
Итак, электризация индукцией
объясняется перераспределением электронного газа между телами (или частями тела), в результате чего тела (или части тела) заряжаются разноимённо. Однако возникает вопрос: все ли тела поддаются электризации индукцией? Можно проделать опыты и убедиться, что пластмассовые, деревянные или резиновые шары можно легко наэлектризовать трением, но невозможно индукцией. Объясним это.
Электроны в резине, древесине и во всех пластмассах не являются свободными, то есть не образуют электронного газа, который может перетекать в другие тела. Поэтому для электризации тел из этих веществ необходимо прибегнуть к их трению, способствующему отделению электронов от «своих» атомов и переходу на другое тело.
Итак, по электрическим свойствам все вещества можно разделить на две группы. Диэлектрики
– вещества, не имеющие свободных заряженных частиц
и потому не проводящие заряд от одного тела к другому. Проводники
–
вещества со свободными заряженными частицами, которые могут перемещаться, перенося заряд в другие части тела или к другим телам. Это иллюстрирует рисунок с электроскопами, пластмассовой линейкой и металлической проволокой (см. выше).
Свойства наэлектризованных тел
- Притягивание (отталкивание) мелких предметов – признак наэлектризованности. Два тела, заряженных одноимённо, противодействуют (отталкиваются), а разнознаковые – притягиваются. На этом принципе основана работа электроскопа – прибора для измерения величины заряда (см. рис. 5).
Рис. 5. Электроскоп
- Избыток зарядов нарушает равновесие во взаимодействии элементарных частиц. Поэтому каждое заряженное тело стремится избавиться от своего заряда. Часто такое избавление сопровождается молниеносным разрядом.
Электризация трением
Вадим Прибытков, физик-теоретик, постоянный автор Терры Инкогнита.
Понимание атома в качестве классической системы Резерфорда-Бора дает возможность для объяснения широкого круга природных явлений, возникающих в ходе трения материальных компонентов. К ним, в частности, относится и такое явление, как электризация трением янтаря, стекла, тканей, бумаги и других изоляторов. С этого явления начинаются почти все книги по электричеству, однако его объяснение обычно обходится. Почему?
А ведь с электрических свойств янтаря началось само электричество.
Этот вопрос очень интересует Китайгородского. Он понимает, что при трении возникают свободные заряды-электроны и констатирует: «В общих чертах картина более или менее ясна, но не только. Видимо, то мизерное количество свободных электронов, которое имеется у изолятора, связано с его молекулярными разными силами у разных диэлектриков. Поэтому если привести в тесное соприкосновение два тела, то электроны перейдут с одного из них на другое. Произойдет электризация. Однако «тесное соприкосновение»—это приведение поверхностей на расстояние, равное межатомному. Поскольку атомогладких поверхностей в природе не существует, трение помогает ликвидировать всякого рода выступы и увеличивает площадь, так сказать, истинного соприкосновения.
Переход электронов от одного тела к другому имеет место для любой пары тел-металлов, полупроводников и изоляторов.
Наэлектризовать же удается только изоляторы, ибо лишь в этих телах возникшие заряды остаются в тех местах, куда они перебрались от одного тела к другому.
Я не могу сказать, чтобы эта теория оставляла чувство глубокого удовлетворения. Неясно, чем хороши—эбонит, стекло, кошачий мех. Можно задать кучу вопросов, на которые нет вразумительного ответа». (А.И. Китайгородский, Электроны, М., с.54).
Частично Китайгородский объяснил сущность явления правильно, однако в его трактовке имеются существенные пробелы и основной—в отсутствия анализа взаимодействия электромагнитных квантов с электронами вещества. Дело здесь не только в «тесном соприкосновении», на что напирает Китайгородский, а именно в трении, которое он не знает, как использовать.
Трение между двумя диэлектриками, при этом они совершенно не обязательно должны быть разными веществами, могут быть и одинаковыми, например, два листа бумаги, приводит к соударению электронов, перераспределению между ними электромагнитной энергии, к отрыву ряда электронов от атомов и их перемещению.
На поверхности диэлектриков образуются зоны с преобладанием разных зарядов, что при взаимном соприкосновении ведет к их притяжению или отталкиванию. Кроме того, свободные электроны переходят при этом с одной части поверхности на другую.
Перейдя с одного диэлектрика на другой, электроны локализуются на нем, потому что диэлектрик не является проводником. Аналогичную природу имеют электрические разряды в атмосфере, возникающие за счет трения молекул и атомов газа и паров воды. То, что речь идет о соударении электронов подтверждается электризацией бумаги на пишущей машинке и даже под воздействием шариковой ручки.
Вот и все объяснение. Оно простое, наглядное, убедительное и раскрывает сущность явления. Электромагнитная энергия управляет электронами и играет решающую роль в их движении.
Применение на практике
- очистка воздуха с помощью электростатических фильтров;
- электростатическая окраска металлических поверхностей;
- производство синтетического меха, путём притягивания наэлектризованного ворса к тканевой основе, и др.
Вредное воздействие:
- влияние статических разрядов на чувствительные электронные изделия;
- воспламенение паров ГСМ от разрядов статического электричества.
Способы борьбы: заземление ёмкостей с горючим, работа в антистатической одежде, заземление инструментов и т.п.