Что такое электризация через влияние

Что такое электризация через влияние

Внешнее электрическое поле, проникая в тело, вызывает перемещение имеющихся в этом теле электрических зарядов. Модель демонстрирует перераспределение зарядов в проводнике под действием внешнего электрического поля .

Если тело поместить в электрическое поле, то поле проникает в это тело и вызывает перемещение имеющихся в этом теле электрических зарядов.
Теперь эти заряды не обязательно компенсируют друг друга, как это было до появления внешнего поля.

Перераспределение электрического заряда на поверхности или в объеме тела под действием каких-либо внешних воздействий называется заряжением или электризацией тела.
Электризация проводника в электрическом поле называется электризацией через влияние, или электростатической индукцией.

Проводник можно зарядить простым прикосновением его к заряженному телу. При таком прикосновении заряды могут переходить с одного тела на другое, если на поверхность проводника переходит некоторый заряд. Если тело заряжено положительно, то при прикосновении проводника с него уходит некоторое количество свободных электронов, если же тело заряжено отрицательно, то от тела к проводнику переходит некоторое количество электронов. На проводнике возникает избыточный, некомпенсированный заряд, и свободные заряды одного знака будут отталкиваться, пока не разойдутся на наибольшее возможное расстояние, т. е. пока не расположатся на внешней поверхности проводника.
Таким образом, весь сообщенный проводнику заряд располагается на внешней поверхности проводника так, чтобы энергия взаимодействия этих зарядов (между собой и с внешним электрическим полем) была минимальной.

Электрическое поле внутри проводника после перемещения зарядов равно нулю.

8кл_Конспект урока «Электризация через влияние»

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

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

Тема урока: Электризация через влияние.

Летит птица орёл, несёт в зубах огонь,

огневые стрелы пускает, никто её не поймает.

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

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

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

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

Тип урока: комбинированный.

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

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

1. Организационный момент

2. Актуализация опорных знаний

3. Подготовка к усвоению нового материала

4. Освоение нового материала

5. Закрепление материала

6. Домашнее задание

1. Этап начальной организации урока.

Задача: подготовить учащихся к работе на уроке.

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

2. Актуализация опорных знаний.

Задача: вспомнить изученный ранее материал.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

3. Этап изучения нового материала.

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

Запишем тему урока – «Электризация через влияние».

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

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

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

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

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

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

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

Сказанное можно подтвердить более наглядным опытом.

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

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

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

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

Опыт 3: Электризация струи воды наэлектризованной расческой

Опыт 4: Электризация мыльного пузыря.

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

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

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

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

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

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

Опыт 5: Демонстрация искрового разряда с помощью электрофорной машины.

Дополнительно

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

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

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

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

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

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

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

5. Этап первичной проверки понимания учащимися нового учебного материала.

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

Вопросы для обсуждения:

1. Как объясняется притяжение незаряженных тел к заряженным?
2. В чем различие электризации трением и электризации через влияние?

1. Поглаживая в темноте кошку сухой ладонью, можно заметить небольшие искорки, возникающие между рукой и шерстью. Что здесь происходит? При поглаживании кошки происходит электризация руки с последующим искровым разрядом.
2. Почему опасно во время грозы стоять в толпе? Во время грозы опасно стоять в толпе потому, что пары, выделяющиеся при дыхании людей. увеличивают электропроводность воздуха.
3. Молния чаще ударяет в деревья с глубоко проникающими в почву корнями. Почему? Деревья с корнями, проникающими в глубокие водоносные слои почвы, лучше соединены с землей и поэтому на них под влиянием наэлектризованных облаков накапливаются притекающие из земли значительные заряды электричества, имеющие знак, противоположный знаку заряда облаков.
4. Почему из всех деревьев чаще всего молнией поражается дуб? Благодаря глубоко уходящим в почву корням дуб хорошо заземлен, поэтому он чаще поражается молнией.
5. Внутри ствола или снаружи его проходит электрический ток при ударе молнии в сосну? Электрический ток проходит в основном между корой и древесиной сосны, то есть по тем местам, где концентрируется больше всего соков дерева, хорошо проводящих электричество

Электризация под влиянием заряженного тела

Электрический заряд можно сообщить электрически нейтральному телу, даже не прикасаясь к нему, а просто располагая заряженное тело неподалеку.

Такой способ наведения заряда называется электростатической индукцией. Ее несложно продемонстрировать в проводниках.

Перегруппировка зарядов

С помощью этого способа можно сгруппировать заряды на противоположных частях проводника.

На ближайшей к заряженному телу части проводника соберутся заряды, имеющие противоположный по отношению к заряженному телу знак (рис. 1).

Рис. 1. Возникновение индуцированного заряда на концах проводника

А на удаленной от заряженного тела части проводника, будут располагаться заряды, знак которых совпадает со знаком заряженного тела.

Если заряженное тело удалить, заряды на проводнике распределятся равномерно и проводник опять станет электрически нейтральным (рис. 2).

Рис. 2. Заряды в проводнике распределились равномерно в отсутствии заряженных тел поблизости

Суть электростатической индукции

Вокруг заряженных тел существует электрическое поле. Это поле может воздействовать на другие тела, находящиеся неподалеку. В этих телах возникает собственное электростатическое поле в ответ на воздействие поля внешнего.

Заряды, распределившиеся по частям проводника, называются индуцированными.

Электростатическая индукция – это процесс распределения зарядов в проводнике под действием внешнего электрического поля.

Под действием внешнего поля:

1. в проводниках заряды перераспределяются;
2. а в диэлектриках происходит поляризация;

Можно ли сделать так, чтобы части проводника остались заряженными после удаления заряженного тела? Да.

Как оставить на теле заряд после удаления влияющего тела

Существуют два способа добиться такого эффекта.

Первый способ:

Не удаляя заряженное тело, дать стечь отрицательному заряду с проводника (рис. 3).

Рис. 3. После соединения проводников заряды перераспределились, проводники имеют противоположные заряды

Проводник в целом окажется заряженным положительно. Этот заряд останется на проводнике после того, как заряженное тело будет от него удалено.

Второй способ:

Не удаляя заряженное тело, разрезать проводник на две части – приближенную к заряженному телу и удаленную от него (рис. 4).

Рис. 4. Половинки проводника будут иметь противоположные заряды

Эти части будут иметь противоположные и численно равные заряды. После удаления заряженного тела они останутся на половинках проводника.

Эксперимент – разделение зарядов

Опыт, описанный здесь, можно применять для демонстрации разделения зарядов в проводниках.

Для проведения эксперимента понадобятся:

• два одинаковых электрометра;
• проводник, которым эти электрометры можно соединить;
• предмет из диэлектрика, например, пластиковая линейка, или кусок оргстекла, эбонита и т. п.

Чтобы разделить заряды, необходимо выполнить следующую последовательность действий.

Подготовка приборов

Расположим два незаряженных электрометра на одной прямой, на небольшом расстоянии (к примеру, 0,5 м) один от другого. Располагать их нужно так, чтобы они находились перед наблюдателями, один немного левее, а второй – правее (рис. 5).

Рис. 5. Два не заряженных электрометра, соединенные куском металлической проволоки

Чаши электрометров соединим куском металлической проволоки, или металлической линейкой. Желательно, чтобы в средней части проводника был изолированный участок. Он пригодится, когда потребуется разъединить заряженные приборы.

Конструкция, состоящая из двух чаш, соединительного проводника и стержней электрометров после соединения превращается в единый проводник.

Подготовка влияющего тела

Теперь необходимо подготовить (наэлектризовать) тело, которое будет влиять на электрометры и соединяющий их проводник.

Можно взять два диэлектрика и произвести их электризацию трением (рис. 6). К примеру, линейку из оргстекла можно натереть смятым сухим тетрадным листом бумаги, либо листом формата А4.

Рис. 6. Два тела получили заряды с помощью трения

Начинаем эксперимент

Теперь нужно поднести наэлектризованное тело к одному из электрометров (рис. 7).

Рис. 7. К одному из электрометров приблизили сбоку заряженное тело

На рисунке наэлектризованное тело имеет отрицательный заряд, это обозначено знаками «минус».

Свободные электроны, находящиеся в проводнике, могут передвигаться по нему. Поэтому, некоторое количество электронов из ближайшего к заряженному телу электрометра перейдет по соединительному проводнику в дальний электрометр.

По закону сохранения заряда, сколько электронов ушло из одного конца проводника, столько же перейдет в другой его конец.

Приборы разъединяем

Если, не удаляя заряженное тело, убрать проводник, соединяющий приборы, то оба электрометра останутся заряженными (рис. 8). Разъединяя приборы, проводник нужно аккуратно приподнять с помощью изолятора, например – сухой деревянной линейки.

Рис. 8. Убрали кусок проволоки, соединявший измерительные приборы, не убирая заряженное тело

Убираем влияющее тело

Наконец, можно удалить заряженное тело, создавшее наведенный заряд (рис. 9).

Рис. 9. Заряженное тело, наводившее заряд, удалили

Как видно из рисунка, на приборах присутствуют противоположные заряды. Для поддержания зарядов теперь не требуется наличие поблизости тела, вызвавшего электростатическую индукцию.

Выводы

В теле, помещенном во внешнее электрическое поле, появляется собственное электростатическое поле. Такое явление называют электростатической индукцией. Во время этого процесса в проводниках перераспределяются заряды, а диэлектрики поляризуются.

Конспект урока по физике на тему «Электризация через влияние»

Цель обучения: формирование умения объяснять электризация через влияние и отличать ее от электризации трением.

I. Актуализация знаний (проводится в ходе опроса учащихся)

1. Назовите греческое название янтаря.

2. Какой заряд возникает на стеклянной палочке при натирании ее резиной?

3. Вещество, в котором возможно перемещение зарядов.

4. Приведите примеры диэлектриков в быту.

5. Взаимодействие двух одноименно заряженных тел.

6. Приобретение телом электрического заряда.

7. Прибор для оценки и сравнения электрических зарядов.

II. Постановка проблемного вопроса

Какое явление используется при измерении величины заряда электроскопа?

III. Изучение нового материала

Учащиеся вместе с учителем разбирают опыты по теме «Электризация через влияние», по результату которых делают запись в тетрадях, выводы.

1. Перераспределение заряда в теле, вызываемое воздействием другого заряженного тела, называется электризацией через влияние.

2. При поднесении зараженного тела на ближней к нему стороне незаряженного тела возникает заряд противоположного знака.

3. Заряды, появляющиеся при электризации через влияние в частях тела, обязательно равны по модулю и противоположны по знаку.

4. Электризация через влияние объясняется притяжением незаряженных тел к заряженным независимо от знака заряда.

IV. Физкультминутка

V. Закрепление знаний ( Проверка знаний учащихся)

1. Определите какие вещества относятся к проводникам, а какие к диэлектрикам (укажите стрелками)