Что такое делимость электрического заряда. Презентация на тему "Электроскоп

Слайд 2

Повторим и вспомним: Какие тела называются наэлектризованными? (тела, которые после натирания приобретали свойство притягивать к себе другие тела) Какие два рода электрических зарядов существуют в природе? (в природе существуют положительный и отрицательный заряды) Как они взаимодействуют? (одноимённые заряды отталкиваются друг от друга, а разноимённые притягиваются)

Слайд 3

Электризация тел может осуществляться не только трением. Проведём следующий опыт. Подвесим на шёлковой нити лёгкую гильзу из алюминиевой фольги и прикоснёмся к ней наэлектролизованной палочкой. Мы увидим, что после касания гильза начинает отталкиваться от палочки. Это означает, что гильза и палочка имеют одноимённый заряд.

Слайд 4

Откуда же взялся электрический заряд на гильзе? Очевидно, часть электрического заряда с наэлектризованной палочки перешла на гильзу. Следовательно, при соприкосновении двух тел электрический заряд может частично переходить с заряженного тела на незаряженное.

Слайд 5

Наличие на каком-либо теле электрического заряда можно обнаружить с помощью специального прибора, называемого электроскопом (от греч. электрон и скопео – смотреть, наблюдать). В электроскопе через пластмассовую пробку 5, вставленную в металлический корпус 1, пропущен металлический стержень 3. На конце его подвешанны два лёгких металлических листочка 4. Корпус с обоих сторон закрыт стёклами 2.

Слайд 6

Если стерженя электроскопа коснуться заряженным телом, то листочки разойдутся. Значит, они зарядились одноимённым зарядом. Причём, угол расхождения листочков зависит от заряда, который был им сообщён. Чем больше этот заряд, тем сильнее они будут отталкиваться друг от друга, и тем на больший угол они разойдутся.

Слайд 7

Если к заряженному электроскопу поднести одноимённо заряженное тело, как электроскоп, то его листочки разойдутся сильнее. Приближая к электроскопу тело заряженное противоположным по знаку зарядом, угол между листочками электроскопа уменьшится

Слайд 8

Существует другой вид электроскопа, называемый электрометром. Вместо листочков на металлическом стержне укреплена стрелка. Поворот стрелки объясняется тем, что при соприкосновении заряженного тела со стержнем электрометра электрические заряды распределяются по стрелке и стержню. Силы отталкивания, действующие между одноимёнными электрическими зарядами на стержне и стрелке, вызывают поворот стрелки

Слайд 9

Опыт показывает, что при увеличении электрического заряда на стержне угол отклонения стрелки от вертикального положения увеличивается. Следовательно, по изменению этого угла можно судить об увеличении или уменьшении электрического заряда, переданного стержню электрометра.

Слайд 10

Если зарядить один из двух одинаковых электрометров и соединить приборы металлическим стержнем, то окажется, что отклонение стрелки первого электрометра несколько уменьшится, зато отклонится стрелка второго электрометра. В результате стрелки обоих приборов отклонятся на один и тот же угол. Как объяснить данное явление?

Слайд 11

Если предположить, что металл является веществом, по которому свободно перемещаются электрические заряды, то от заряженного электрометра по металлическому стержню половина заряда могла перейти к незаряженному электрометру. В результате они оба оказались одинаково заряженными, и их стрелки отклонились на одинаковые углы.

Слайд 12

Вещества, которые способны проводить электрические заряды, называются проводниками. Металлы, а также растворы солей и кислот в воде являются хорошими проводниками.

Слайд 13

Тело человека также проводит электричество. Если коснуться заряженного предмета, например, шара электрометра рукой, то этот предмет разрядится. Через руку электрический заряд перейдёт к человеку

Слайд 14

Если электрометры соединить стеклянной палочкой, то никаких изменений не произойдёт. То есть стекло не позволяет электрическим зарядам свободно перемещаться с одного тела на другое.

Вам уже известно, что для объяснения тепловых явлений необходимы знания о молекулярном строении вещества. Возможно ли с помощью представлений о молекулярном строении вещества объяснить явление электризации? Известно, что в обычном состоянии молекулы и атомы не имеют электрического заряда. Следовательно, нельзя объяснить электризацию их перемещением. Если же предположить, что в природе существуют частицы, имеющие электрический заряд, то при делении заряда должен быть обнаружен предел деления.

Рис. 38. Зарядка электроскопа

Проделаем следующий опыт. Зарядим электроскоп (рис. 38), а затем при помощи металлической проволоки соединим его с другим, незаряженным электроскопом (рис. 39). Как только проволока коснётся шариков обоих электроскопов, то половина заряда первого шара перейдёт на второй.

Рис. 39. Делимость электрического заряда

Это значит, что первоначальный заряд поделился на две равные части.

Если к первому электроскопу, на котором осталась половина первоначального заряда, снова присоединить незаряженный электроскоп, то на нём останется1/4 от первоначального заряда. Таким же образом каждый из этих разделённых зарядов можно снова поделить на две равные части и т. д.

Существует ли предел деления заряда? Не может ли получиться заряд такой величины, который уже не поддаётся дальнейшему делению?

Чтобы ответить на эти вопросы, пришлось провести ещё более сложные опыты. Дело в том, что оставшийся на шаре электроскопа заряд становится таким малым, что при помощи электроскопа его обнаружить невозможно. С этой целью для деления заряда на маленькие порции его передавали не шарам, а маленьким крупинкам металла или жидкости. После чего измеряли заряд, полученный на этих маленьких телах, который оказался в миллиарды миллиардов раз меньше, чем в рассмотренных нами опытах (см. рис. 38). Но дальше определённой величины заряд разделить не удавалось. Это позволило предположить, что существует заряженная частица, которая имеет самый малый заряд, который разделить невозможно.

Милликен Роберт (1868-1953)
Американский физик-экспериментатор. Опытным путём доказал существование частиц с наименьшим зарядом. Лауреат Нобелевской премии

Существование мельчайших частиц, имеющих наименьший электрический заряд, было доказано многими опытами. Такие опыты проводили советский учёный Абрам Фёдорович Иоффе и американский учёный Роберт Милликеп. В своих опытах они электризовали мелкие пылинки цинка. Заряд пылинок меняли и вычисляли. Так поступали несколько раз. При этом заряд оказывался каждый раз другим. Но все его изменения были в целое число раз (т. е. в 2, 3, 4 и т. д.) больше некоторого определённого наименьшего заряда. Этот результат можно объяснить только так. К пылинке цинка присоединяется или от неё отделяется только наименьший заряд (или целое число таких зарядов). Этот заряд дальше уже не делится. Частицу, имеющую самый маленький заряд, назвали электроном .

Иоффе Абрам Фёдорович (1880-1960)
Российский физик, академик. Создатель российской научной школы. Проводил исследования по измерению заряда электрона.

Кулон Шарль Огюстен (1763-1806)
Французский физик, военный инженер. Изобрёл прибор для установления основных законов электрического и магнитного взаимодействий.

Электрон очень мал. Масса электрона равна 9,1 10 -31 кг. Эта масса примерно в 3700 раз меньше массы молекулы водорода, которая является наименьшей из всех молекул.

Электрический заряд - это одно из основных свойств электрона. Нельзя представить, что заряд можно снять с электрона. Они неотделимы друг от друга.

Электрический заряд - это физическая величина. Она обозначается буквой q. За единицу электрического заряда принят кулон (Кл). Эта единица названа в честь французского физика Шарля Кулона.

Электрон - частица с наименьшим отрицательным зарядом. Его заряд равен -1,6 10 -19 Кл.

Вопросы

1. Как на опыте показать, что электрический заряд делится на части?
2. Имеет ли электрический заряд предел делимости?
3. Как назвали частицу с самым малым зарядом? Что вы знаете о заряде и массе электрона?

Делимость электрического заряда. Опыт, подтверждающий делимость электрического заряда. Электронно-ядерная модель атома.

Зарядим один электроскоп, а второй нет, соединим их проволокой, заметим, что половина заряда первого передалась второму. Значит эл. заряд можно делить. Если к первому электроскопу, на котором осталась половина первоначального заряда, снова присоединить незаряженный электроскоп, то на нем останется ¼ от первоначального заряда.

Известно, что в обычном состоянии молекулы и атомы не имеют электрического заряда. Следовательно, нельзя объяснить электризацию их перемещением. Если же предположить, что в природе существуют частицы, имеющие электрический заряд, то при делении заряда должен быть обнаружен предел деления. Это значит, что должна существовать частица с наименьшим зарядом.

Существует ли предел деления заряда? Не может ли получиться заряд такой величины, который уже не поддается дальнейшему делению?

Для деления заряда на маленькие порции его следует передавать не шарам, а маленьким крупинкам металла или жидкости. После чего измеряли заряд, полученный на этих маленьких телах. Опытами было установлено, что возможно получить заряд, который в миллиарды миллиардов раз меньше, чем в рассмотренных нами опытах. Но дальше определенной величины заряд разделить не удавалось. Это позволило предположить, что существует заряженная частица, которая имеет самый малый заряд, который разделить невозможно.

Электрон очень мал. Масса электрона равна 9,1 × 10 -31 кг. Эта масса примерно в 3700 раз меньше массы молекулы водорода, которая является наименьшей из всех молекул.

Электрический заряд – это одно из основных свойств электрона. Нельзя представить, что этот заряд можно снять с электрона. Они неотделимы друг от друга.

Электрический заряд – это физическая величина. Она обозначается буквой q. За единицу электрического заряда принят кулон (Кл). Эта единица названа в честь французского физика Шарля Кулона.

Электрон – частица с наименьшим отрицательным зарядом. Его заряд равен 1,6 × 10 -19 Кл.

*Впервые определить заряд электрона удалось учёным Иоффе и Милликену.

Закон Кулона - сила взаимодействия точечных заряженных тел прямопропорциональна произведению зарядов этих тел и обратнопропорциональна квадрату расстояния между ними.

Точечно заряженные тела – тела, размерами которых в условии данной задачи можно пренебречь.

Заряд ядра равен по абсолютному значению общему заряду электронов атома, можно предположить заряженные частицы. Их назвали протонами. Каждый протон имеет массу, в 1840 раз большую, чем масса электрона. Атом в целом не имеет заряда , он нейтрален, потому что положительный заряд его ядра равен отрицательному заряду всех его электронов.

Атом – это мельчайшая частица вещества, наименьшая часть химического элемента, являющаяся носителем его химических свойств.

Э. Резерфорд установил, что внутри атома находятся положительно заряженное ядро, а снаружи – электрон.

*Ядро меньше атома в 10 тысяч раз.

*Масса атома практически равна массе его ядра.

Положительный ион – атом, потерявший электрон.

Отрицательный ион – атом, присоединивший один или несколько электронов.

Протон – ядро атома, который несёт один элементарный заряд.

Нейтрон – элементарная частица, не имеющая электрического заряда.

Протоны и нейтроны называют нуклонами – частицами ядра.

Валентные электроны – электроны, расположенные на внешнем слое.

Изотоп – это химический элемент с одинаковым количеством протонов и электронов, но с разным количеством нейтронов.

Опыты Н. Бора определили, что электроны в атомах располагаются слоями-оболочками (энергетическими уровнями. 1 уровень=2 электрона, 2 ур.=8, 3ур.=18, 4 ур.=32)

Возьмём два одинаковых электрометра и один из них зарядим (рис. а). Его заряд соответствует \(6\) делениям шкалы.

Если соединить эти электрометры стеклянной палочкой, то никаких изменений не произойдёт. Это подтверждает тот факт, что стекло является диэлектриком. Если же для соединения электрометров использовать металлический стержень А (рис. б), держа его за не проводящую электричество ручку В, то можно заметить, что первоначальный заряд разделится на две равные части: половина заряда перейдёт с первого шара на второй. Теперь заряд каждого электрометра соответствует \(3\) делениям шкалы. Продолжим опыт. Разъединим электрометры и коснёмся второго шара рукой. От этого он потеряет заряд - разрядится. Соединим его снова с первым шаром, на котором осталась половина первоначального заряда. Оставшийся заряд снова разделится на две равные части, и на первом шаре останется четвёртая часть первоначального заряда. Таким же образом можно получить одну восьмую часть, одну шестнадцатую часть первоначального заряда и т.д.
Возникает вопрос, до каких пор можно уменьшать заряд? Существует ли предел деления электрического заряда? Чтобы выяснить это, понадобилось выполнить более сложные и точные опыты, чем описанный выше, так как очень скоро оставшийся на шаре заряд оказывается столь малым, что обнаружить его при помощи школьного электрометра не удаётся. Более точные опыты показали, что электрический заряд нельзя уменьшать бесконечно: он имеет предел делимости.

Электрический заряд - это физическая величина, которую обозначают буквой q.

За единицу электрического заряда принят кулон (Кл). Частицу, имеющую самый маленький заряд, назвали электроном. Этот заряд нельзя «снять» с электрона. Заряд электрона обозначают буквой е. Заряд электрона является отрицательным. \(e = -0,00000000000000000016\) Кл = \(-\) 1,6 · 10 − 19 \(\)Кл. Этот заряд в миллиарды раз меньше того, что обычно получают в опытах по электризации тел трением.
Чтобы узнать заряд тела, необходимо заряд электрона умножить на количество зарядов n:
q = e · n .
Электрон - очень маленькая частица. Его масса \(m =\) 9,1 · 10 − 31 кг. Крылышко мухи имеет массу примерно в \(5·10²²\) большую, чем масса электрона.

Если тело не заряжено и при электризации оно приобрело электроны, то оно зарядится отрицательно. Его заряд будет равен сумме зарядов полученных электронов.

Обрати внимание!

Если тело заряжено отрицательно и при электризации оно ещё приобретает электроны, то отрицательный заряд тела возрастает.

Пример:

Например, до электризации заряд \(2е\) в ходе электризации приобретает ещё \(4\) заряда электрона. Тогда после электризации заряд равен \(2е + 4е = 6е\).

Электрический заряд можно передать от одного тела к другому. Для этого нужно коснуться наэлектризованным телом другого тела, и тогда часть электрического заряда перейдет на него. На рисунке 8, а изображен прибор, с помощью которого можно выяснить, наэлектризовано ли тело. Он называется электроскопом . В электроскопе через пластмассовую пробку, вставленную в металлическую оправу, пропущен металлический стержень, на конце которого подвешены два легких листочка. Оправа с обеих сторон закрыта стеклами.

Проведем наэлектризованной палочкой по стержню электроскопа. Листочки получат заряды одинакового знака (того, что был на палочке) и разойдутся (рис. 8, б). Угол расхождения листочков зависит от заряда, который был им сообщен. Чем больше этот заряд, тем сильнее они будут отталкиваться друг от друга и потому тем на больший угол они разойдутся. И наоборот, уменьшение угла расхождения листочков свидетельствует об уменьшении электрического заряда.

На рисунке 9 изображен другой прибор, называемый электрометром. Вместо листочков внутри его находится стрелка. При сообщении стержню А (или металлическому шару, надетому на этот стержень) заряда часть его (того же знака) переходит на стрелку В. Отталкиваясь от стержня, стрелка поворачивается на некоторый угол. По изменению этого угла можно судить об увеличении или уменьшении электрического заряда.

Если коснуться заряженного предмета (например, шара электрометра) рукой, то этот предмет разрядится. Через руку электрический заряд уйдет в наше тело и распределится по его поверхности. То же самое произойдет и в том случае, если мы дотронемся до шара электрометра не рукой, а металлической линейкой.

Тела, через которые способны проходить электрические заряды, называют проводниками электричества. Тело человека, металлы, а также растворы солей и кислот в воде и почва являются хорошими проводниками. И наоборот, такие вещества, как янтарь, стекло, резина, фарфор, эбонит, пластмасса, шелк, капрон, керосин, воздух, при обычных условиях не проводят электричества и потому называются непроводниками или диэлектриками . Из диэлектриков изготавливают изоляторы. (Строго говоря, диэлектрики тоже проводят электричество. Однако электрический заряд, проходящий через диэлектрик за данное время, намного меньше того заряда, который при таких же условиях проходит через проводники, и потому утечка заряда часто бывает незаметной.)

Обратимся к опыту. Возьмем два одинаковых электрометра и один из них зарядим (рис. 10, а). Если соединить эти электрометры стеклянной палочкой, то никаких изменений не произойдет. Это подтверждает, что стекло является диэлектриком. Если же для соединения электрометров использовать металлический стержень А (рис. 10, б), держа его за непроводящую электричество ручку В, то мы увидим, что первоначальный заряд разделится на две равные части: половина заряда перейдет с первого шара на второй. (Если бы второй шар был больше первого, то на него перешло бы больше половины заряда: чем больше тело, которому передают заряд, тем большая часть заряда на него переходит. На этом основано заземление - передача заряда Земле. Земной шар велик по сравнению с телами, находящимися на нем. Поэтому при соприкосновении с Землей заряженное тело отдает ей почти весь свой заряд и становится практически нейтральным.)
10

Продолжим опыт. Разъединим электрометры и коснемся второго шара рукой. От этого он потеряет заряд - разрядится. Соединим его снова с первым шаром, на котором осталась половина первоначального заряда. Оставшийся заряд снова разделится на две равные части, и на первом шаре останется четвертая часть первоначального заряда. Таким же образом можно получить одну восьмую часть, одну шестнадцатую часть первоначального заряда и т.д.

Возникают вопросы: до каких пор можно уменьшать заряд? Существует ли предел деления электрического заряда? Чтобы выяснить это, понадобилось выполнить более сложные и точные опыты, чем описанный выше, так как очень скоро оставшийся на шаре заряд оказывается столь малым, что обнаружить его при помощи школьного электрометра не удается.

Более точные опыты показали, что электрический заряд нельзя уменьшать бесконечно: он имеет предел делимости. Абсолютную величину (модуль) наименьшего заряда обозначают буквой е и называют элементарным зарядом :

e = 0,00000000000000000016 Кл = 1,6 · 10 -19 Кл.

Этот заряд в миллиарды раз меньше того, что обычно получают в опытах по электризации тел трением.

1. Для чего применяют электроскопы и электрометры? 2. Как, располагая заряженным электрометром и предметами из различных веществ, можно установить, какие из них являются проводниками, а какие нет? 3. Приведите примеры проводников. 4. Какие вещества называют диэлектриками? Приведите примеры. 5. Опишите опыт, позволяющий осуществить деление заряда. 6. Можно ли уменьшать заряд бесконечно? 7. Что такое заземление? На каком свойстве оно основано? 8. Какой заряд называют элементарным?