Mga lihim ng pagpapakuryente ng mga katawan. Elektripikasyon ng mga katawan sa pakikipag-ugnay

Physics! Anong kapasidad ng mga salita!
Ang pisika ay hindi lamang tunog para sa atin!
Physics - suporta at pundasyon
Lahat ng agham nang walang pagbubukod!

• ipaliwanag sa mga mag-aaral ang mekanismo ng electrification ng mga katawan,
• bumuo ng mga kasanayan sa pananaliksik at malikhaing,
• lumikha ng mga kondisyon para sa pagtaas ng interes sa materyal na pinag-aaralan,
• upang matulungan ang mga mag-aaral na maunawaan ang praktikal na kahalagahan, pagiging kapaki-pakinabang ng nakuhang kaalaman at kasanayan.

Kagamitan:

• de-kuryenteng makina,
• electrometer,
• mga sultan,
• ebonite at glass stick,
• sutla at lana na tela,
• electroscope,
• pagkonekta ng mga wire, distilled water, paraffin beads,
• mga silindro ng aluminyo at papel, mga sinulid na sutla (tinina at hindi kinulayan).

Sa desk: Mga singil sa konduktor, insulator, dagta at salamin.

SA PANAHON NG MGA KLASE

1. Panimulang talumpati ng guro

Sa pang-araw-araw na buhay, ang isang tao ay nagmamasid ng isang malaking bilang ng mga phenomena at, marahil, ang isang mas malaking bilang ng mga phenomena ay hindi napapansin.

Ang pagkakaroon ng mga phenomena na ito ay "nagtutulak" sa isang tao na hanapin ang mga ito, tuklasin at ipaliwanag ang mga phenomena na ito. Ang ganitong kababalaghan tulad ng pagbagsak ng mga katawan sa lupa sa isang tao ay hindi nagiging sanhi ng anumang sorpresa. Ngunit, dapat tandaan na ang lupa at ang ibinigay na katawan ay nakikipag-ugnayan nang hindi nagkakadikit. Nakikipag-ugnayan sila sa isa't isa sa pamamagitan ng pinakatanyag na aksyon - gravitational attraction (gravitational fields). Nakasanayan na natin ang katotohanan na ang mga katawan ay kumikilos sa isa't isa, karamihan ay direkta. Mayroon ding mga ganitong phenomena, na kilala sa mga sinaunang Greeks, na sa bawat oras ay pumukaw ng interes sa mga bata at matatanda. Ito ay mga electrical phenomena.

Ang mga halimbawa ng mga pakikipag-ugnayang elektrikal ay napaka-magkakaibang at hindi pamilyar sa atin mula pagkabata gaya, halimbawa, ang atraksyon ng Earth. Ang interes na ito ay ipinaliwanag din sa pamamagitan ng ang katunayan na dito mayroon kaming mahusay na mga pagkakataon para sa paglikha at pagbabago ng mga pang-eksperimentong kundisyon, na ginagawa gamit ang mga simpleng kagamitan.

Sundin natin ang kurso ng pagbubunyag at pag-aaral ng ilang phenomena.

2. Makasaysayang background (mga ulat ng mag-aaral)

Ang pilosopong Griyego na si Thales ng Miletus, na nabuhay mula 624-547. BC, natuklasan na ang amber, na isinusuot sa balahibo, ay nakakakuha ng pag-aari ng pag-akit ng maliliit na bagay - mga fluff, straw, atbp. Nang maglaon, ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay tinawag na electrification.

Noong 1680, itinayo ng German scientist na si Otho von Guericke ang unang electric machine at natuklasan ang pagkakaroon ng electric forces of repulsion at attraction.

Ang unang siyentipiko na makatuwirang ipinagtanggol ang pananaw tungkol sa pagkakaroon ng dalawang uri ng pagsingil ay ang Pranses na si Charles Dufay (1698–1739). Ang kuryenteng lumalabas kapag nagkuskos ng dagta, tinawag ni Dufay ang dagta, at ang kuryenteng lumalabas kapag nagkuskos ng salamin - salamin. Sa modernong terminolohiya, ang "tar" na kuryente ay tumutugma sa mga negatibong singil, at "salamin" na kuryente sa positibo. Ang pinakanakakumbinsi na kalaban ng teorya ng pagkakaroon ng dalawang uri ng mga singil ay ang sikat na Amerikanong si Benjamin Franklin (1706 - 1790). Una niyang ipinakilala ang konsepto ng positive at negative charges. Ipinaliwanag niya ang pagkakaroon ng mga singil na ito sa mga katawan sa pamamagitan ng labis o kakulangan sa mga katawan ng ilang karaniwang bagay na elektrikal. Ang espesyal na bagay na ito, na tinawag na "Franklin fluid", sa kanyang opinyon, ay may positibong singil. Kaya, kapag nakuryente, ang katawan ay nakakakuha o nawawalan ng mga positibong singil. Hindi mahirap hulaan na nalito ni Franklin ang mga positibong singil sa mga negatibo at ang mga katawan ay nagpapalitan ng mga electron (na nagdadala ng negatibong singil). Higit sa lahat dahil sa katotohanang ito, ang direksyon ng paggalaw ng isang positibong singil ay kasunod na napagkamalan para sa direksyon ng kasalukuyang sa mga metal.

Ang Ingles na si Robert Simmer (1707 - 1763) ay nagbigay pansin sa hindi pangkaraniwang pag-uugali ng kanyang mga medyas na lana at sutla. Nagsuot siya ng dalawang pares ng medyas: itim na lana para sa init at puting sutla para sa kagandahan. Sabay-sabay na hinubad ang magkabilang medyas at hinila ang isa sa isa, nakita niyang bumukol ang magkabilang medyas, kumukuha ng hugis ng binti at naaakit sa isa't isa. Gayunpaman, ang mga medyas na may parehong kulay ay nagtataboy sa isa't isa, habang ang mga medyas na may iba't ibang kulay ay nakakaakit sa isa't isa. Batay sa kanyang mga obserbasyon, naging masigasig na naniniwala si Simmer sa two-charge theory, na nakakuha sa kanya ng palayaw na "bloated philosopher."

Sa modernong mga termino, ang kanyang silk stockings ay may negatibong singil, habang ang kanyang wool stockings ay may positibong singil.

3. Ang phenomenon ng electrification ng mga katawan

Guro: Anong katawan ang tinatawag na sinisingil?

Mag-aaral: Kung ang isang katawan ay maaaring makaakit o maitaboy ang ibang mga katawan, kung gayon ito ay may singil sa kuryente. Kakasuhan daw ang naturang katawan. Ang singil ay isang ari-arian ng mga katawan, ay ang kakayahan para sa electromagnetic na pakikipag-ugnayan.

(Pagpapakita ng aksyon ng isang kinasuhan na katawan).

Guro: Ano ang isang electroscope?

Mag-aaral: Ang isang aparato na nagpapahintulot sa iyo na makita ang pagkakaroon ng isang singil sa isang katawan at suriin ito ay tinatawag na isang electroscope.

Guro: Paano gumagana ang isang electroscope?

Mag-aaral: Ang pangunahing bahagi ng electroscope ay isang conductive insulated rod, kung saan ang isang arrow ay naayos, na maaaring malayang iikot. Kapag lumitaw ang isang singil, ang arrow at ang baras ay sinisingil ng mga singil ng parehong tanda at samakatuwid, ang pagtataboy, lumikha sila ng isang anggulo ng pagpapalihis, ang halaga nito ay proporsyonal sa natanggap na singil.

(Pagpapakita ng pagpapatakbo ng device).

Guro: Ang electrification ng mga katawan ay maaaring mangyari sa iba't ibang mga kaso, i.e. Mayroong iba't ibang mga paraan ng pagpapakuryente sa mga katawan:

• alitan
• suntok,
• contact
• impluwensya,
• sa ilalim ng pagkilos ng liwanag na enerhiya.

Isaalang-alang natin ang ilan sa mga ito.

Mag-aaral: Kung kuskusin ang isang ebonite stick sa lana, pagkatapos ang ebonite ay makakatanggap ng negatibong singil, at ang lana ay makakatanggap ng isang positibong singil. Ang pagkakaroon ng mga singil na ito ay nakita gamit ang isang electroscope. Upang gawin ito, hawakan ang baras ng electroscope gamit ang isang ebonite stick o isang woolen na basahan. Sa kasong ito, ang bahagi ng singil ng katawan ng pagsubok ay pumasa sa pamalo. Sa pamamagitan ng paraan, sa kasong ito, nangyayari ang isang panandaliang electric current. Isaalang-alang ang pakikipag-ugnayan ng dalawang shell ng papel na nasuspinde sa isang sinulid, ang isa ay sinisingil mula sa isang ebonite stick, ang isa ay mula sa isang telang lana. Tandaan na sila ay naaakit sa isa't isa. Nangangahulugan ito na ang mga katawan na may magkasalungat na singil ay umaakit sa isa't isa. Hindi lahat ng sangkap ay maaaring maglipat ng mga singil sa kuryente. Ang mga sangkap kung saan maaaring ilipat ang mga singil ay tinatawag na mga conductor, at ang mga sangkap na kung saan ang mga singil ay hindi maaaring ilipat ay tinatawag na non-conductor - dielectrics (insulators). Malalaman din ito sa tulong ng isang electroscope, pagkonekta nito sa isang sisingilin na katawan, mga sangkap ng iba't ibang uri.

Ang isang puting sutla na sinulid ay hindi nagsasagawa ng singil, ngunit ang isang tinina na sinulid na sutla ay gumagawa. (Larawan A)

Puting sinulid na sutla Tininang sinulid na sutla

Paghihiwalay ng mga singil at ang hitsura ng isang double electric layer sa mga punto ng kanilang contact, anumang dalawang magkaibang katawan, insulators o conductors, solids, likido o gas. Inilalarawan ang electrification sa pamamagitan ng friction, palagi naming kinuha para sa eksperimento ang mga magagandang insulator lamang - amber, salamin, sutla, ebonite. Bakit? Dahil sa mga insulator ang singil ay nananatili sa lugar kung saan ito nagmula at hindi maaaring dumaan sa buong ibabaw ng katawan sa iba pang mga katawan na nakikipag-ugnayan dito. Nabigo ang eksperimento kung ang parehong mga rubbing body ay mga metal na may insulated na mga hawakan, dahil hindi natin maihihiwalay ang mga ito sa isa't isa nang sabay-sabay sa buong ibabaw.

Dahil sa hindi maiiwasang pagkamagaspang ng ibabaw ng mga katawan, sa sandali ng paghihiwalay ay palaging nananatili ang ilang mga huling punto ng pakikipag-ugnay - "mga tulay", kung saan ang lahat ng labis na mga electron ay tumakas sa huling sandali at ang parehong mga metal ay lumabas na hindi sinisingil.

Guro: Ngayon isaalang-alang ang electrification sa pamamagitan ng contact.

Mag-aaral: Kung ilulubog natin ang isang paraffin ball sa distilled water at pagkatapos ay aalisin ito sa tubig, pareho ang paraffin at ang tubig ay sisingilin. (Fig.B)

Ang electrification ng tubig at paraffin ay naganap nang walang anumang alitan. Bakit? Ito ay lumiliko na kapag nakuryente sa pamamagitan ng alitan, pinapataas lamang natin ang lugar ng pakikipag-ugnay at binabawasan ang distansya sa pagitan ng mga atomo ng mga gasgas na katawan. Sa kaso ng tubig - paraffin, ang anumang pagkamagaspang ay hindi makagambala sa convergence ng kanilang mga atomo.

Nangangahulugan ito na ang alitan ay hindi isang kinakailangan para sa electrization ng mga katawan. May isa pang dahilan kung bakit nangyayari ang elektripikasyon sa mga kasong ito.

Mag-aaral: Ang gawain ng electrophore machine ay batay sa pagpapakuryente ng katawan sa pamamagitan ng impluwensya. Ang isang nakuryenteng katawan ay maaaring makipag-ugnayan sa anumang konduktor na neutral sa kuryente. Kapag ang mga katawan na ito ay lumalapit sa isa't isa, dahil sa electric field ng isang sisingilin na katawan, ang muling pamamahagi ng mga singil ay nangyayari sa pangalawang katawan. Ang mas malapit sa sinisingil na katawan ay ang mga singil sa tapat ng sign sa sinisingil na katawan. Higit pa mula sa naka-charge na katawan sa konduktor (manggas o silindro) ay ang mga singil na may parehong pangalan sa naka-charge na katawan.

Dahil ang distansya sa mga positibo at negatibong singil sa silindro mula sa bola ay iba, ang mga puwersa ng pagkahumaling ay nanaig at ang silindro ay lumilihis patungo sa nakoryenteng katawan. Kung ang malayong bahagi ng katawan mula sa sinisingil na bola ay hinawakan ng kamay, pagkatapos ay ang katawan ay tatalon sa sinisingil na bola. Ito ay dahil sa ang katunayan na sa kasong ito ang mga electron ay tumalon sa kamay, at sa gayon ay binabawasan ang mga puwersa ng salungat. kanin. D.

Guro: Gaano katagal ang sitwasyong ito? (Fig.D)

Mag-aaral: Pagkaraan ng ilang segundo, ang mga singil ay hahatiin at ang silindro ay lalabas sa bola. Ang kanilang karakter sa hinaharap ay depende sa halaga ng kabuuan ng kanilang mga singil. Kung ang kanilang kabuuan ay zero, kung gayon ang kanilang mga puwersa sa pakikipag-ugnayan ay zero. Kung si Fp< 0, то они оттолкнутся друг от друга, но на меньший угол .

Guro: Isaalang-alang ang electrification ng mga katawan sa ilalim ng pagkilos ng liwanag na enerhiya (photoelectric effect).

Mag-aaral: Idirekta natin ang isang malakas na sinag ng ilaw sa zinc disk (plate) na nakakabit sa electrometer. Sa ilalim ng pagkilos ng liwanag na enerhiya, isang tiyak na bilang ng mga electron ang lumilipad palabas ng plato. Ang plato mismo ay positibong sisingilin. Ang magnitude ng singil na ito ay maaaring hatulan ng anggulo ng pagpapalihis ng electrometer needle. (Larawan E)

Guro: Nakita natin na sa pagbaba ng distansya sa pagitan ng mga atomo, ang phenomenon ng electrification ay nagaganap nang mas mahusay. Bakit?

Mag-aaral: Dahil pinapataas nito ang mga puwersa ng Coulomb ng atraksyon sa pagitan ng nucleus ng isang atom at ng electron ng isang kalapit na atom.

Ang electron na tumatalon ay ang mahinang nakagapos sa nucleus nito.

Guro: Isaalang-alang kung paano nakaayos ang mga elemento ng kemikal sa periodic table ng mga elemento ng kemikal.

Mag-aaral: Mayroong humigit-kumulang 500 na anyo ng Periodic Table of Chemical Elements. Sa mga ito, sa isa, 18-cell, ang mga elemento ay nakaayos ayon sa istruktura ng mga shell ng elektron ng kanilang mga atomo at ibinigay sa reference book sa pangkalahatan at di-organikong kimika ni N.F. Stas.

Ang mga katangian at katangian ng mga atom, kabilang ang electronegativity at valence ng mga elemento, ay pare-pareho sa periodic law.

Ang radii ng mga atomo at ion ay bumababa sa mga panahon, dahil ang electron shell ng isang atom o ion ng bawat kasunod na elemento sa panahon kumpara sa nauna ay nagiging mas siksik dahil sa pagtaas ng singil ng nucleus at pagtaas ng pagkahumaling ng mga electron sa nucleus.

Ang radii sa mga pangkat ay tumaas dahil ang isang atom (ion) ng bawat elemento ay naiiba sa magulang sa pamamagitan ng paglitaw ng isang bagong elektronikong layer. Kapag ang isang atom ay nagtransform sa isang cation (positibong ion), ang atomic radii ay bumababa nang husto, at kapag ang isang atom ay nagtransform sa isang anion (negative ion), ang atomic radii ay halos hindi nagbabago.

Ang enerhiya na ginugol sa pagtanggal ng isang electron mula sa isang atom at paggawa nito sa isang positibong ion ay tinatawag na ionization. Ang boltahe kung saan nangyayari ang ionization ay tinatawag na potensyal ng ionization.

Ang potensyal ng ionization - isang pisikal na katangian, ay isang tagapagpahiwatig ng mga katangian ng metal ng isang elemento: mas maliit ito, mas madali para sa isang elektron na kumalas mula sa isang atom at mas malinaw ang mga katangian ng metal (pagbawas) ng elemento.

Talahanayan 1. Mga potensyal na ionization ng mga atom (eV/atom) ng mga elemento ng ikalawang yugto

Guro: Mayroong isang bagay tulad ng electronegativity, na gumaganap ng isang mapagpasyang papel sa pagpapakuryente ng mga katawan. Ang tanda ng singil na natanggap ng elemento sa panahon ng electrization ay nakasalalay dito. Electronegativity - ano ito?

Mag-aaral: Ang electronegativity ay ang pag-aari ng isang kemikal na elemento upang maakit ang mga electron mula sa mga atomo ng iba pang mga elemento patungo sa atom nito, kung saan ang elemento ay bumubuo ng isang kemikal na bono sa mga compound.

Ang electronegativity ng mga elemento ay tinutukoy ng maraming mga siyentipiko: Pauling, Olred at Rochov. Dumating sila sa konklusyon na ang electronegativity ng mga elemento ay tumataas sa mga panahon, at bumababa sa mga grupo, katulad ng mga potensyal ng ionization. Kung mas mababa ang halaga ng potensyal ng ionization, mas malaki ang posibilidad na mawala ang isang electron at maging isang positibong ion o isang katawan na may positibong charge, kung ang katawan ay homogenous.

Talahanayan 2. Relative electronegativity (ER) ng mga elemento ng una, ikalawa at ikatlong yugto.

Guro: Mula sa lahat ng ito maaari nating iguhit ang sumusunod na konklusyon: kung ang dalawang magkakatulad na elemento mula sa parehong panahon ay nakikipag-ugnayan, pagkatapos ay maaari nating sabihin nang maaga kung alin sa kanila ang positibong sisingilin at alin ang negatibo.

Ang isang sangkap na ang atom ay may mas mataas na valence (mas malaki kaysa sa numero ng pangkat) na may kaugnayan sa atom ng isa pang sangkap ay negatibong sisingilin, at ang pangalawang sangkap ay magiging positibo.

Kung ang mga homogenous na sangkap mula sa parehong grupo ay nakikipag-ugnayan, pagkatapos ay ang sangkap na may mas mababang panahon o numero ng serye ay negatibong sisingilin, at ang pangalawang nakikipag-ugnayan na katawan ay positibong sisingilin.

Guro: Sa araling ito, sinubukan naming ipakita ang mekanismo ng electrization ng mga katawan. Nalaman namin kung bakit ang katawan pagkatapos ng electrification ay tumatanggap ng singil ng isang tanda o iba pa, i.e. sinagot ang pangunahing tanong - bakit? (paano, halimbawa, sinasagot ng seksyon ng mekanika na "Dynamics" ang tanong: bakit?)

Ngayon ay inilista namin ang positibo at negatibong mga halaga ng electrification ng mga katawan.

Mag-aaral: Ang static na kuryente ay maaaring magkaroon ng negatibong epekto:

Ang pagkahumaling ng buhok sa suklay;

Pagtataboy ng buhok mula sa isa't isa, tulad ng isang sisingilin na balahibo;

Nakadikit sa mga damit ng iba't ibang maliliit na bagay;

Sa weaving mill, pagdikit ng mga thread sa bobbins, na humahantong sa madalas na mga break.

Ang mga naipon na singil ay maaaring magdulot ng mga paglabas ng kuryente, na maaaring magkaroon ng iba't ibang kahihinatnan:

Kidlat (humahantong sa sunog);

Ang paglabas sa isang fuel truck ay magdudulot ng pagsabog;

Kapag nagre-refuel gamit ang nasusunog na halo, ang anumang discharge ay maaaring humantong sa isang pagsabog.

Para tanggalin ang static na kuryente, i-ground ang lahat ng device at equipment, at maging ang fuel truck. Gumamit ng isang espesyal na antistatic agent.

Mag-aaral: Maaaring makinabang ang static na kuryente:

Kapag nagpinta ng maliliit na bahagi gamit ang isang sprayer ng pintura, ang pintura at ang katawan ay sinisingil ng magkasalungat na singil, na humahantong sa mahusay na pagtitipid ng pintura;

Para sa mga layuning panggamot, ginagamit ang isang static na shower;

Ginagamit ang mga electrostatic filter upang linisin ang hangin mula sa alikabok, uling, acid at alkaline na usok;

Para sa paninigarilyo ng isda sa mga espesyal na electrometer (positibong sisingilin ang isda, at ang mga electrodes ay negatibong sisingilin, ang paninigarilyo sa isang electric field ay sampung beses na mas mabilis).

Pagbubuod ng aralin.

Guro: Tandaan natin ang layunin ng ating aralin at gumawa ng maikling konklusyon.

• Ano ang bago sa aralin?
• Ano ang kawili-wili?
• Ano ang mahalaga sa aralin?

Mga konklusyon ng mga mag-aaral:

1. Ang mga phenomena kung saan nakuha ng mga katawan ang mga katangian upang makaakit ng ibang mga katawan ay tinatawag na electrification.
2. Maaaring mangyari ang electrification sa pamamagitan ng pakikipag-ugnay, sa pamamagitan ng impluwensya, kapag na-irradiated ng liwanag.
3. Ang mga sangkap ay alinman sa electronegative o electropositive.
4. Alam ang pag-aari ng mga sangkap, posible na mahulaan kung anong mga singil ang matatanggap ng mga nakikipag-ugnay na katawan.
5. Ang friction ay nagdaragdag lamang sa lugar ng pakikipag-ugnay.
6. Ang mga sangkap ay mga konduktor at hindi konduktor ng kuryente.
7. Ang mga insulator ay nag-iipon ng mga singil kung saan sila nabuo (sa mga punto ng kontak).
8. Sa mga konduktor, ang mga singil ay ipinamamahagi nang pantay-pantay sa buong volume.

Pagtalakay at pagmamarka sa mga kalahok ng aralin.

Panitikan.

1. G.S. Landsberg. Elementarya na aklat-aralin ng pisika. T.2. - M., 1973.
2. N.F. Stas. Handbook ng General at Inorganic Chemistry.
3. I.G. Kirillova. Aklat para sa pagbabasa sa pisika. M., 1986.

pagpapakuryente ng tel.

2. Elektripikasyon ng mga katawan.

Ang mga phenomena na ito ay natuklasan noong sinaunang panahon. Napansin ng mga sinaunang siyentipikong Griyego na ang amber (ang petrified resin ng mga coniferous tree na tumubo sa Earth daan-daang libong taon na ang nakalilipas), kapag kinuskos ng lana, ay nagsisimulang makaakit ng iba't ibang mga katawan sa sarili nito. Sa Griyego, ang amber ay isang electron, kaya tinawag na "electricity".

Ang isang katawan na, pagkatapos na kuskusin, ay umaakit sa iba pang mga katawan sa sarili nito, ay sinasabing nakuryente, o may singil sa kuryente na naibigay dito.

Ang mga katawan na gawa sa iba't ibang mga sangkap ay maaaring makuryente. Madaling makuryente ang mga stick na gawa sa goma, asupre, ebonite, plastik, naylon sa pamamagitan ng pagpahid ng lana sa lana.

Ang electrification ng mga katawan ay nangyayari kapag ang mga katawan ay nagkadikit at pagkatapos ay naghihiwalay. Ang pagkuskos ng mga katawan laban sa isa't isa lamang upang madagdagan ang lugar ng kanilang pakikipag-ugnay.

Dalawang katawan ang palaging kasangkot sa electrification: sa mga eksperimento na tinalakay sa itaas, ang isang basong baras ay nakipag-ugnay sa isang sheet ng papel, isang piraso ng amber - na may balahibo o lana, isang plexiglass rod - na may sutla. Sa kasong ito, ang parehong mga katawan ay nakuryente. Halimbawa, kapag ang isang glass rod at isang piraso ng goma ay nagkadikit, ang salamin at goma ay nakuryente. Ang goma, tulad ng salamin, ay nagsisimulang makaakit ng mga magaan na katawan.

Ang electric charge ay maaaring ilipat mula sa isang katawan patungo sa isa pa. Upang gawin ito, kailangan mong hawakan ang isa pang katawan na may nakoryenteng katawan, at pagkatapos ay ang bahagi ng singil ng kuryente ay dadaan dito. Upang matiyak na ang pangalawang katawan ay nakuryente rin, kailangan mong magdala ng maliliit na piraso ng papel dito at tingnan kung sila ay maaakit.

3. Dalawang uri ng singil. Pakikipag-ugnayan ng mga sinisingil na katawan.

Ang lahat ng nakuryenteng katawan ay umaakit ng ibang mga katawan, tulad ng mga piraso ng papel, sa kanilang sarili. Ayon sa pang-akit ng mga katawan, imposibleng makilala ang singil ng kuryente ng isang basong baras na ipinahid sa sutla mula sa singil na natanggap sa isang ebonite rod na ipinahid sa kanila. Pagkatapos ng lahat, ang parehong mga nakoryenteng stick ay nakakaakit ng mga piraso ng papel.

Nangangahulugan ba ito na ang mga singil na nakuha sa mga katawan na gawa sa iba't ibang mga sangkap ay hindi naiiba sa bawat isa sa anumang paraan?

Lumiko tayo sa mga eksperimento. Pinakuryente namin ang isang ebonite stick na nasuspinde sa isang sinulid. Dalhin natin ang isa pang katulad na stick dito, na nakuryente sa pamamagitan ng alitan sa parehong piraso ng balahibo. Ang mga patpat ay nagtataboy Dahil ang mga patpat ay pareho at nakuryente ang mga ito sa pamamagitan ng pagkuskos sa parehong katawan, masasabi nating mayroon silang parehong uri ng mga singil. Nangangahulugan ito na ang mga katawan na may parehong uri ay nagtataboy sa isa't isa.

Ngayon, dalhin natin ang isang basong pamalo na ipinahid sa seda sa isang nakuryenteng ebonite rod. Makikita natin na ang mga baso at ebonite rod ay magkasabay na naaakit (Fig. No. 2). Dahil dito, ang singil na nakuha sa salamin na ipinulupot sa seda ay ibang uri kaysa sa ebonite na ipinahid sa balahibo. Kaya, may isa pang uri ng singil sa kuryente.

Gumising tayo upang dalhin ang mga nakuryenteng katawan mula sa iba't ibang sangkap sa isang nasuspinde na nakuryenteng ebonite stick: goma, plexiglass, plastik, naylon. Makikita natin na sa ilang mga kaso ang ebonite stick ay tinataboy mula sa mga katawan na dinala dito, at sa iba pa ito ay naaakit. Kung ang ebonite stick ay itinaboy, kung gayon ang katawan na dinala dito ay may singil na kapareho ng uri nito. At ang singil ng mga katawan na iyon, kung saan naakit ang ebonite stick, ay katulad ng singil na nakuha sa salamin na ipinahid sa seda. Samakatuwid, maaari nating ipagpalagay na mayroon lamang dalawang uri ng mga singil sa kuryente.

Ang singil na nakuha sa salamin na kinuskos laban sa sutla (at sa lahat ng katawan kung saan nakuha ang singil ng parehong uri) ay tinatawag na positibo, at ang singil na nakuha sa amber (pati na rin ang ebonite, sulfur, goma) na ipinahid sa lana ay tinatawag na negatibo, i.e. Ang mga singil ay itinalaga ng mga palatandaang "+" at "-".

At kaya, ipinakita ng mga eksperimento na mayroong dalawang uri ng mga singil sa kuryente - mga positibo at negatibong singil, at ang mga nakoryenteng katawan ay nakikipag-ugnayan sa isa't isa sa iba't ibang paraan.

Ang mga katawan na may mga singil sa kuryente ng parehong tanda ay nagtataboy sa isa't isa, at ang mga katawan na may mga singil ng kabaligtaran na tanda ay umaakit sa isa't isa.

4. Electroscope. Mga konduktor at hindi konduktor ng kuryente.

Kung ang mga katawan ay nakuryente, kung gayon sila ay naaakit sa isa't isa o nagtataboy sa isa't isa. Sa pamamagitan ng pagkahumaling o pagtanggi, mahuhusgahan ng isa kung ang isang singil ng kuryente ay ibinibigay sa katawan. Samakatuwid, ang disenyo ng aparato, sa tulong kung saan nalaman kung ang katawan ay nakuryente, ay batay sa pakikipag-ugnayan ng mga sisingilin na katawan. Ang aparatong ito ay tinatawag na electroscope (mula sa mga salitang Griyego na electron at scopeo - upang obserbahan, upang makita).

Sa electroscope, ang isang metal rod ay dumaan sa isang plastic stopper (Fig. No. 3) na ipinasok sa isang metal frame, sa dulo kung saan ang dalawang sheet ng manipis na papel ay naayos. Ang frame ay natatakpan ng salamin sa magkabilang panig.

Kung mas malaki ang singil ng electroscope, mas malaki ang repulsive force ng mga dahon at mas malaki ang anggulo na kanilang ikakalat. Nangangahulugan ito na sa pamamagitan ng pagbabago ng anggulo ng divergence ng mga dahon ng electroscope, maaaring hatulan ng isa kung tumaas o bumaba ang singil nito.

Kung hinawakan mo ang isang naka-charge na katawan (halimbawa, isang electroscope) gamit ang iyong kamay, ito ay ilalabas. Ang mga singil ng kuryente ay dadaan sa ating katawan at sa pamamagitan nito ay mapupunta sila sa lupa. Ang isang naka-charge na katawan ay ilalabas din kung ito ay konektado sa lupa gamit ang isang metal na bagay, tulad ng bakal o tansong kawad. Ngunit kung ang isang sisingilin na katawan ay konektado sa lupa gamit ang isang baso o ebonite rod, kung gayon ang mga singil sa kuryente sa pamamagitan ng mga ito ay hindi mapupunta sa lupa. Sa kasong ito, ang sinisingil na katawan ay hindi ilalabas.

Ayon sa kakayahang magsagawa ng mga singil sa kuryente, ang mga sangkap ay may kondisyon na nahahati sa mga konduktor at hindi konduktor ng kuryente.

Ang lahat ng mga metal, lupa, mga solusyon ng mga asing-gamot at mga acid sa tubig ay mahusay na konduktor ng kuryente.

Ang mga hindi konduktor ng kuryente, o dielectrics, ay kinabibilangan ng porselana, ebonite, salamin, amber, goma, sutla, nylon, plastik, kerosene, hangin (mga gas).

Ang mga katawan na gawa sa dielectrics ay tinatawag na mga insulator (mula sa salitang Griyego na isolaro - upang ihiwalay).

5. Divisibility ng electric charge. Elektron.

Singilin natin ang isang bolang metal na nakakabit sa pamalo ng electroscope (Fig. No. 4a). Ikonekta natin ang bolang ito sa isang metal na konduktor A, hawak ito sa hawakan B, na gawa sa isang dielectric, na may isa pang eksaktong pareho, ngunit hindi nakakargang bola, na matatagpuan sa pangalawang electroscope. Ang kalahati ng singil ay ipapasa mula sa unang bola hanggang sa pangalawa (Fig. No. 4b). Nangangahulugan ito na ang paunang singil ay na-discharge sa dalawang pantay na bahagi.

Ngayon paghiwalayin natin ang mga bola at hawakan ang pangalawang bola gamit ang ating kamay. Mula dito, mawawalan siya ng bayad - pinalabas. Ikabit natin itong muli sa unang bola, kung saan nananatili ang kalahati ng orihinal na singil. Ang natitirang bayad ay muling mahahati sa dalawang pantay na bahagi, at ang ikaapat na bahagi ng orihinal na bayad ay mananatili sa unang bola.

Sa parehong paraan, maaaring makuha ang isang ikawalo, isang labing-anim na bayad, atbp.

Kaya, ang karanasan ay nagpapakita na ang electric charge ay maaaring magkaroon ng ibang halaga. Ang electric charge ay isang pisikal na dami.

Ang isang palawit ay kinukuha bilang isang yunit ng electric charge (na tinukoy bilang 1 C). Ang yunit ay ipinangalan sa Pranses na pisiko na si C. Coulomb.

Sa eksperimento na ipinapakita sa Figure 4, ipinapakita na ang electric charge ay maaaring hatiin sa mga bahagi.

Mayroon bang charge division?

Upang masagot ang tanong na ito, kinakailangan na magsagawa ng mas kumplikado at tumpak na mga eksperimento kaysa sa inilarawan sa itaas, dahil sa lalong madaling panahon ang singil na natitira sa bola ng electroscope ay nagiging napakaliit na hindi posible na makita ito sa tulong ng isang electroscope.

Upang hatiin ang singil sa napakaliit na bahagi, kinakailangan na ilipat ito hindi sa mga bola, ngunit sa maliliit na butil ng metal o mga likidong droplet. Sa pamamagitan ng pagsukat ng singil na nakuha sa gayong maliliit na katawan, napag-alaman na posibleng makakuha ng mga bahagi ng singil na bilyun-bilyong beses na mas maliit kaysa sa inilarawang eksperimento. Gayunpaman, sa lahat ng mga eksperimento, hindi posibleng paghiwalayin ang singil nang higit sa isang tiyak na halaga.

Ito ay nagbigay-daan sa amin na ipagpalagay na ang electric charge ay may limitasyon sa divisibility, o, mas tiyak, na may mga charged na particle na may pinakamaliit na singil, na hindi na mahahati.

Upang patunayan na may limitasyon ang paghahati ng singil sa kuryente, at upang maitatag kung ano ang limitasyong ito, nagsagawa ng mga espesyal na eksperimento ang mga siyentipiko. Halimbawa, ang siyentipikong Sobyet na si A.F. Ioffe ay nag-set up ng isang eksperimento kung saan ang maliliit na dust particle ng zinc, na nakikita lamang sa ilalim ng mikroskopyo, ay nakuryente. Ang singil ng mga particle ng alikabok ay binago nang maraming beses, at sa bawat oras na ito ay sinusukat sa kung gaano kalaki ang nabago ng singil. Ipinakita ng mga eksperimento na ang lahat ng pagbabago sa singil ng isang butil ng alikabok ay isang integer na bilang ng beses (ibig sabihin, 2, 3, 4, 5, atbp.) na mas malaki kaysa sa ilang tiyak na pinakamaliit na singil, ibig sabihin, ang singil ng isang butil ng alikabok nagbago, kahit napakaliit, ngunit buong bahagi. Dahil ang singil mula sa isang butil ng alikabok ay nag-iiwan ng isang butil ng bagay, napagpasyahan ni Ioffe na sa kalikasan mayroong tulad ng isang butil ng bagay na may pinakamaliit na singil, na hindi na mahahati.

Ang particle na ito ay tinatawag na electron.

Ang halaga ng singil ng elektron ay unang natukoy ng Amerikanong siyentipiko na si R. Milliken. Sa kanyang mga eksperimento, katulad ng kay A. F. Ioffe, gumamit siya ng maliliit na patak ng langis.

Ang electron charge ay negatibo, ito ay katumbas ng 1.610 C (0.000 000 000 000 000 000 16 C). Ang electric charge ay isa sa mga pangunahing katangian ng isang elektron. Ang singil na ito ay hindi maaaring "maalis" mula sa isang elektron.

Ang masa ng isang elektron ay 9.110 kg, ito ay 3700 beses na mas mababa kaysa sa masa ng isang molekula ng hydrogen, ang pinakamaliit sa lahat ng mga molekula. Ang pakpak ng langaw ay may mass na humigit-kumulang 510 beses kaysa sa isang elektron.

6. Nuclear model ng istraktura ng atom

Ang pag-aaral ng istraktura ng atom ay praktikal na nagsimula noong 1897-1898, matapos ang likas na katangian ng mga cathode ray bilang isang stream ng mga electron ay sa wakas ay naitatag at ang magnitude ng singil at masa ng elektron ay natukoy. Ang katotohanan na ang mga electron ay pinakawalan ng iba't ibang uri ng mga sangkap ay humantong sa konklusyon na ang mga electron ay bahagi ng lahat ng mga atomo. Ngunit ang atom sa kabuuan ay neutral sa kuryente, samakatuwid, dapat din itong maglaman ng isa pang bahagi, positibong sisingilin, at ang singil nito ay dapat balansehin ang kabuuan ng mga negatibong singil ng mga electron.

Ang bahaging ito ng atom na may positibong charge ay natuklasan noong 1911 ni Ernest Rutherford (1871-1937). Iminungkahi ni Rutherford ang sumusunod na pamamaraan para sa istruktura ng atom. Sa gitna ng atom ay may positibong sisingilin na nucleus, kung saan umiikot ang mga electron sa iba't ibang orbit. Ang puwersang sentripugal na lumalabas sa panahon ng kanilang pag-ikot ay nababalanse ng atraksyon sa pagitan ng nucleus at ng mga electron, bilang isang resulta kung saan sila ay nananatili sa ilang mga distansya mula sa nucleus. Ang kabuuang negatibong singil ng mga electron ay ayon sa bilang na katumbas ng positibong singil ng nucleus, upang ang atom sa kabuuan ay neutral sa kuryente. Dahil ang masa ng mga electron ay bale-wala, halos ang buong masa ng isang atom ay puro sa nucleus nito. Sa kabaligtaran, ang laki ng nuclei ay napakaliit kahit na kung ihahambing sa laki ng mga atomo mismo: ang diameter ng isang atom ay mga 10 cm, at ang diameter ng nucleus ay mga 10 - 10 cm. maliit, mayroong isang maliit na bahagi lamang ng buong espasyo na inookupahan ng atomic system (Fig. No. 5)

7. Komposisyon ng atomic nuclei

Kaya, ang mga natuklasan ni Rutherford ay naglatag ng pundasyon para sa nuklear na teorya ng atom. Mula noong panahon ni Rutherford, marami pang detalye ang natutunan ng mga pisiko tungkol sa istruktura ng atomic nucleus.

Ang pinakamagaan na atom ay ang hydrogen atom (H). Dahil halos ang buong masa ng isang atom ay puro sa nucleus, natural na ipagpalagay na ang nucleus ng hydrogen atom ay isang elementarya na particle ng positibong kuryente, na pinangalanang proton mula sa salitang Griyego na "protos", na nangangahulugang " una”. Kaya, ang isang proton ay may mass na halos katumbas ng masa ng isang hydrogen atom (eksaktong 1.00728 carbon units) at isang electric charge na katumbas ng +1 (kung kukunin natin ang electron charge na katumbas ng -1.602 * 10 C bilang isang unit ng negatibong kuryente. ). Ang mga atom ng iba, mas mabibigat na elemento ay naglalaman ng nuclei na may mas malaking singil at, malinaw naman, mas malaking masa.

Ang mga sukat ng singil ng nuclei ng mga atomo ay nagpakita na ang singil ng nucleus ng isang atom sa ipinahiwatig na mga karaniwang yunit ay ayon sa bilang na katumbas ng atomic, o ordinal, na numero ng elemento. Gayunpaman, imposibleng aminin, dahil ang huli, na sinisingil ng parehong pangalan, ay hindi maiiwasang pagtataboy sa isa't isa at, dahil dito, ang naturang nuclei ay magiging hindi matatag. Bilang karagdagan, ang masa ng atomic nuclei ay naging higit pa sa kabuuang masa ng mga proton, na tumutukoy sa singil ng nuclei ng mga atom ng kaukulang elemento, dalawang beses o higit pa.

Pagkatapos ay ipinapalagay na ang nuclei ng mga atomo ay naglalaman ng mga proton sa isang numero na lampas sa atomic number ng elemento, at ang labis na positibong singil ng nucleus na nilikha ay binabayaran ng mga electron na bumubuo sa nucleus. Ang mga electron na ito ay dapat na malinaw na humawak ng magkaparehong pagtataboy ng mga proton sa nucleus. Gayunpaman, ang pagpapalagay na ito ay kailangang tanggihan, dahil imposibleng aminin ang magkakasamang buhay ng mabibigat (proton) at magaan (mga electron) na particle sa isang compact nucleus.

Noong 1932, natuklasan ni J. Chadwick ang isang elementarya na particle na walang electric charge, na may kaugnayan sa kung saan ito ay tinatawag na neutron (mula sa salitang Latin na neuter, na nangangahulugang "ni isa o ang isa"). Ang neutron ay may mass na bahagyang mas malaki kaysa sa proton (eksaktong 1.008665 carbon units). Kasunod ng pagtuklas na ito, si D. D. Ivanenko, E. N. Gapon at V. Heisenberg, na independyente sa isa't isa, ay nagmungkahi ng isang teorya ng komposisyon ng atomic nuclei, na naging pangkalahatang tinatanggap.

Ayon sa teoryang ito, ang nuclei ng mga atomo ng lahat ng elemento (maliban sa hydrogen) ay binubuo ng mga proton at neutron. Tinutukoy ng bilang ng mga proton sa nucleus ang halaga ng positibong singil nito, at ang kabuuang bilang ng mga proton at neutron ay tumutukoy sa halaga ng masa nito. Ang mga nukleyar na particle - mga proton at neutron - ay pinagsama sa ilalim ng karaniwang pangalan na mga nucleon (mula sa salitang Latin na nucleus, na nangangahulugang "nucleus"). Kaya, ang bilang ng mga proton sa nucleus ay tumutugma sa atomic number ng elemento, at ang kabuuang bilang ng mga nucleon, dahil ang mass ng atom ay pangunahing puro sa nucleus, ay tumutugma sa mass number nito, i.e. ang atomic mass nito A ay bilugan sa isang integer. Pagkatapos ang bilang ng mga neutron sa nucleus N ay makikita mula sa pagkakaiba sa pagitan ng mass number at ng atomic number:

Kaya, ang teorya ng proton-neutron ay naging posible upang malutas ang mga kontradiksyon na lumitaw nang mas maaga sa mga ideya tungkol sa komposisyon ng atomic nuclei at ang koneksyon nito sa serial number at atomic mass.

8. Isotopes

Ang teorya ng proton-neutron ay naging posible upang malutas ang isa pang kontradiksyon na lumitaw sa panahon ng pagbuo ng teorya ng atom. Kung kinikilala natin na ang nuclei ng mga atomo ng mga elemento ay binubuo ng isang tiyak na bilang ng mga nucleon, kung gayon ang atomic na masa ng lahat ng mga elemento ay dapat ipahayag bilang mga integer. Para sa maraming elemento, ito ay totoo, at ang mga maliliit na paglihis mula sa mga integer ay maaaring ipaliwanag sa pamamagitan ng hindi sapat na katumpakan ng pagsukat. Gayunpaman, para sa ilang mga elemento, ang mga halaga ng atomic mass ay lumihis nang husto mula sa mga integer na hindi na ito maipaliwanag sa pamamagitan ng kamalian sa pagsukat at iba pang mga random na dahilan. Halimbawa, ang atomic mass ng chlorine (CL) ay 35.45. Ito ay itinatag na humigit-kumulang tatlong-kapat ng mga atomo ng klorin na umiiral sa kalikasan ay may mass na 35, at isang quarter - 37. Kaya, ang mga elemento na umiiral sa kalikasan ay binubuo ng isang halo ng mga atom na may iba't ibang masa, ngunit, malinaw naman, ang parehong mga katangian ng kemikal, ibig sabihin, may mga uri ng mga atomo ng parehong elemento na may iba't ibang at, bukod dito, integer na masa. F. Nagawa ni Aston na paghiwalayin ang mga naturang mixture sa mga bahagi ng constituent, na tinawag na isotopes (mula sa mga salitang Griyego na "isos" at "topos", na nangangahulugang "pareho" at "lugar" (dito ay nangangahulugan na ang iba't ibang isotopes ng isang elemento ay sumasakop sa isa lugar sa periodic system). Mula sa pananaw ng teorya ng proton-neutron, ang mga isotopes ay mga uri ng mga elemento na ang atomic nuclei ay naglalaman ng ibang bilang ng mga neutron, ngunit ang parehong bilang ng mga proton. Ang kemikal na katangian ng isang elemento ay tinutukoy ng bilang ng mga proton sa atomic nucleus, na katumbas ng bilang ng mga electron sa shell ng atom. Ang pagbabago sa bilang ng mga neutron (na may parehong bilang ng mga proton) ay hindi nakakaapekto sa mga kemikal na katangian ng atom.

Ang lahat ng ito ay ginagawang posible na bumalangkas ng konsepto ng isang elemento ng kemikal bilang isang uri ng mga atomo na nailalarawan sa isang tiyak na singil ng nucleus. Kabilang sa mga isotopes ng iba't ibang elemento, natagpuan ang mga iyon na naglalaman ng parehong kabuuang bilang ng mga nucleon sa nucleus na may ibang bilang ng mga proton, iyon ay, ang mga atomo na may parehong masa. Ang ganitong mga isotopes ay tinatawag na isobars (mula sa salitang Griyego na "baros", na nangangahulugang "timbang"). Ang iba't ibang kemikal na katangian ng mga isobar ay nakakumbinsi na ang likas na katangian ng isang elemento ay hindi tinutukoy ng masa ng atom nito.

Para sa iba't ibang isotopes, ginagamit ang mga pangalan at simbolo ng mga elemento mismo, na nagpapahiwatig ng mass number na sumusunod sa pangalan ng elemento o ipinahiwatig bilang isang index sa kaliwang tuktok ng simbolo, halimbawa: chlorine - 35 o Cl.

Ang iba't ibang isotopes ay naiiba sa bawat isa sa katatagan. Ang 26 na elemento ay mayroon lamang isang matatag na isotope - ang mga nasabing elemento ay tinatawag na monoisotopic, (pangunahin silang nailalarawan sa pamamagitan ng mga kakaibang numero ng atom), at ang kanilang mga atomic na masa ay humigit-kumulang katumbas ng mga buong numero. Ang 55 na elemento ay may ilang mga matatag na isotopes - tinatawag silang polyisotopic (isang malaking bilang ng mga isotopes ay pangunahing katangian ng mga kahit na may bilang na mga elemento). Para sa natitirang mga elemento, tanging hindi matatag, radioactive isotopes ang kilala. Ang mga ito ay lahat ng mabibigat na elemento, simula sa elemento No. 84 (polonium), at mula sa medyo magaan - No. 43 (technetium) at No. 61 (promethium). Gayunpaman, ang mga radioactive isotopes ng ilang mga elemento ay medyo matatag (nailalarawan ng isang mahabang kalahating buhay), at samakatuwid ang mga elementong ito, tulad ng thorium, uranium, ay matatagpuan sa kalikasan. Sa karamihan, gayunpaman, ang mga radioactive isotopes ay nakuha sa artipisyal na paraan, kabilang ang maraming radioactive isotopes ng mga stable na elemento.

9. Mga elektronikong shell ng mga atomo. Ang teorya ni Bohr.

Ayon sa teorya ni Rutherford, ang bawat elektron ay umiikot sa paligid ng nucleus, at ang puwersa ng pagkahumaling ng nucleus ay balanse ng puwersang sentripugal na nagmumula sa pag-ikot ng elektron. Ang pag-ikot ng isang electron ay medyo kahalintulad sa mabilis na oscillations nito at dapat maging sanhi ng paglabas ng mga electromagnetic wave. Samakatuwid, maaaring ipagpalagay na ang isang umiikot na elektron ay naglalabas ng liwanag ng isang tiyak na haba ng daluyong, depende sa dalas ng orbit ng elektron. Ngunit, nagpapalabas ng liwanag, ang elektron ay nawawalan ng bahagi ng enerhiya nito, bilang isang resulta kung saan ang balanse sa pagitan nito at ng nucleus ay nabalisa. Upang maibalik ang ekwilibriyo, ang elektron ay dapat na unti-unting lumalapit sa nucleus, at ang dalas ng rebolusyon ng elektron at ang likas na katangian ng liwanag na ibinubuga nito ay unti-unting magbabago. Sa huli, naubos ang lahat ng enerhiya, ang elektron ay dapat "mahulog" sa nucleus, at ang paglabas ng liwanag ay titigil. Kung sa katunayan ay mayroong ganoong tuluy-tuloy na pagbabago sa paggalaw ng isang elektron, ang "pagbagsak" nito sa nucleus ay mangangahulugan ng pagkasira ng atom at ang pagtigil ng pag-iral nito.

Kaya, malinaw na sumasalungat sa klasikal na electrodynamics ang ilustratibo at simpleng nuklear na modelo ng atom ni Rutherford. Ang sistema ng mga electron na umiikot sa paligid ng nucleus ay hindi maaaring maging matatag, dahil ang electron ay dapat na patuloy na nagpapalabas ng enerhiya sa panahon ng naturang pag-ikot, na, sa turn, ay dapat humantong sa pagkahulog nito sa nucleus at sa pagkawasak ng atom. Samantala, ang mga atom ay matatag na sistema.

Ang mga makabuluhang kontradiksyon na ito ay bahagyang nalutas ng namumukod-tanging Danish physicist na si Niels Bohr (1885 - 1962), na binuo noong 1913 ang teorya ng hydrogen atom, na ibinatay niya sa mga espesyal na postulate, na nag-uugnay sa kanila, sa isang banda, sa mga batas ng klasikal. mekanika at, sa kabilang banda, sa quantum theory ng radiation ng enerhiya ng German physicist na si Max Planck (1858 - 1947).

Ang kakanyahan ng quantum theory ay bumaba sa katotohanan na ang enerhiya ay ibinubuga at hinihigop nang hindi tuloy-tuloy, tulad ng dati nang tinanggap, ngunit sa magkahiwalay na maliliit ngunit mahusay na tinukoy na mga bahagi - enerhiya quanta. Ang reserbang enerhiya ng nag-iilaw na katawan ay nagbabago sa mga jumps, quantum sa pamamagitan ng quantum; isang fractional na bilang ng quanta na hindi mailalabas o masipsip ng katawan.

Ang magnitude ng energy quantum ay depende sa frequency ng radiation: mas mataas ang frequency ng radiation, mas malaki ang magnitude ng quantum. Ang pagtukoy ng dami ng enerhiya sa pamamagitan ng E, isinusulat namin ang equation ng Planck:

kung saan ang h ay isang pare-parehong halaga, ang tinatawag na Planck constant, katumbas ng 6.626 * 10 J * s., at ang dalas ng Debroil wave.

Ang nagliliwanag na enerhiya quanta ay tinatawag ding mga photon. Sa pamamagitan ng paglalapat ng mga konseptong quantum sa pag-ikot ng mga electron sa paligid ng nucleus, ibinatay ni Bohr ang kanyang teorya sa napaka-bold na mga pagpapalagay, o mga postulate. Bagama't ang mga postulate na ito ay sumasalungat sa mga batas ng klasikal na electrodynamics, nakita nila ang kanilang katwiran sa mga kamangha-manghang resulta na hahantong sa kanila, at sa kumpletong kasunduan na matatagpuan sa pagitan ng mga teoretikal na resulta at isang malaking bilang ng mga eksperimentong katotohanan. Ang mga postulate ni Bohr ay ang mga sumusunod:

Ang isang elektron ay maaaring gumalaw sa paligid hindi sa anumang mga orbit, ngunit lamang sa mga nakakatugon sa ilang mga kundisyon na nagmumula sa quantum theory. Ang mga orbit na ito ay tinatawag na stable, stationary o quantum orbits. Kapag ang isang elektron ay gumagalaw kasama ang isa sa mga matatag na orbit na posible para dito, hindi ito nagpapalabas ng electromagnetic energy. Ang paglipat ng isang elektron mula sa isang malayong orbit patungo sa isang mas malapit ay sinamahan ng pagkawala ng enerhiya. Ang enerhiya na nawala ng isang atom sa bawat paglipat ay na-convert sa isang dami ng nagliliwanag na enerhiya. Ang dalas ng liwanag na ibinubuga sa kasong ito ay tinutukoy ng radii ng dalawang orbit kung saan nagaganap ang paglipat ng elektron. Tinutukoy ang reserbang enerhiya ng isang atom sa posisyon ng isang electron sa isang orbit na mas malayo sa nucleus sa pamamagitan ng En, at sa isang mas malapit na orbit sa pamamagitan ng Ek, at hinahati ang enerhiya na nawala ng atom En - Ek sa pare-pareho ng Planck, nakukuha natin ang kinakailangang dalas:

= (En - Ek) / h

Kung mas malaki ang distansya mula sa orbit kung saan matatagpuan ang elektron hanggang sa dinadaanan nito, mas malaki ang dalas ng radiation. Ang pinakasimpleng atomo ay ang hydrogen atom, sa paligid ng nucleus kung saan isang electron lamang ang umiikot. Batay sa mga postulate sa itaas, kinakalkula ni Bohr ang radii ng mga posibleng orbit para sa electron na ito at nalaman na nauugnay ang mga ito bilang mga parisukat ng mga natural na numero: 1: 2: 3: ...: n. Ang halaga ng n ay tinatawag na pangunahing quantum number.

Kasunod nito, ang teorya ni Bohr ay pinalawak sa atomic na istraktura ng iba pang mga elemento, bagaman ito ay nauugnay sa ilang mga paghihirap dahil sa pagiging bago nito. Ginawa nitong posible na malutas ang napakahalagang tanong ng pag-aayos ng mga electron sa mga atomo ng iba't ibang elemento at upang maitatag ang pagtitiwala ng mga katangian ng mga elemento sa istraktura ng mga shell ng elektron ng kanilang mga atomo. Sa kasalukuyan, ang mga scheme ng istraktura ng mga atomo ng lahat ng mga elemento ng kemikal ay binuo. Gayunpaman, dapat tandaan na ang lahat ng mga iskema na ito ay higit pa o hindi gaanong maaasahang hypothesis na ginagawang posible na ipaliwanag ang marami sa mga pisikal at kemikal na katangian ng mga elemento.

Gaya ng nabanggit kanina, ang bilang ng mga electron na umiikot sa nucleus ng isang atom ay tumutugma sa ordinal na numero ng elemento sa periodic system. Ang mga electron ay nakaayos sa mga layer, i.e. bawat layer ay may tiyak na pagpuno o, kumbaga, saturating na bilang ng mga electron. Ang mga electron ng parehong layer ay nailalarawan sa pamamagitan ng halos parehong halaga ng enerhiya, i.e. ay tungkol sa parehong antas ng enerhiya. Ang buong shell ng isang atom ay nahahati sa ilang antas ng enerhiya. Ang mga electron ng bawat susunod na layer ay nasa mas mataas na antas ng enerhiya kaysa sa mga electron ng nakaraang layer. Ang pinakamalaking bilang ng mga electron N na maaaring nasa isang naibigay na antas ng enerhiya ay katumbas ng dalawang beses ang parisukat ng numero ng layer:

kung saan ang n ay ang numero ng layer. Kaya, sa pamamagitan ng 1-2, sa pamamagitan ng 2-8, sa pamamagitan ng 3-18, atbp. Bilang karagdagan, natagpuan na ang bilang ng mga electron sa panlabas na layer para sa lahat ng mga elemento, maliban sa paleydyum, ay hindi lalampas sa walong, at sa penultimate layer - labing-walo.

Ang mga electron ng panlabas na layer, bilang ang pinakamalayo mula sa nucleus at, samakatuwid, ang hindi bababa sa matatag na konektado sa nucleus, ay maaaring humiwalay mula sa atom at sumali sa iba pang mga atomo, na pumapasok sa komposisyon ng panlabas na layer ng huli. Ang mga atom na nawalan ng isa o higit pang mga electron ay nagiging positibong sisingilin, dahil ang singil ng nucleus ng atom ay lumampas sa kabuuan ng mga singil ng natitirang mga electron. Sa kabaligtaran, ang mga atom na may nakakabit na mga electron ay nagiging negatibong sisingilin. Ang mga naka-charge na particle na nabuo sa ganitong paraan, na naiiba sa husay mula sa kaukulang mga atomo, ay tinatawag na mga ion. Maraming mga ions, sa turn, ay maaaring mawala o makakuha ng mga electron, habang nagiging alinman sa mga electron neutral na atomo o sa mga bagong ion na may ibang singil.

10. Mga puwersang nuklear.

Ang hypothesis na ang atomic nuclei ay binubuo ng mga proton at neutron ay kinumpirma ng maraming mga eksperimentong katotohanan. Ito ay nagpatotoo sa bisa ng neutron-tonne na modelo ng istraktura ng nucleus.

Ngunit ang tanong ay lumitaw: bakit ang nuclei ay hindi nabubulok sa mga indibidwal na nucleon sa ilalim ng pagkilos ng mga puwersa ng electrostatic repulsion sa pagitan ng mga positibong sisingilin na proton?

Ipinapakita ng mga kalkulasyon na ang mga nucleon ay hindi maaaring pagsama-samahin dahil sa kaakit-akit na mga puwersa ng gravitational o magnetic na kalikasan, dahil ang mga puwersang ito ay mas mababa kaysa sa mga electrostatic.

Sa paghahanap ng isang sagot sa tanong ng katatagan ng atomic nuclei, iminungkahi ng mga siyentipiko na ang ilang mga espesyal na pwersa ng pang-akit ay kumikilos sa pagitan ng lahat ng mga nucleon sa nuclei, na makabuluhang lumampas sa mga electrostatic repulsive na pwersa sa pagitan ng mga proton. Ang mga puwersang ito ay tinawag na nuklear.

Ang hypothesis ng pagkakaroon ng mga puwersang nuklear ay naging tama. Napag-alaman din na ang mga puwersang nuklear ay maikli: sa layo na 10-15 m sila ay humigit-kumulang 100 beses na mas malaki kaysa sa mga puwersa ng pakikipag-ugnayan ng electrostatic, ngunit nasa layo na 10-14 m sila ay nagiging bale-wala. Sa madaling salita, ang mga puwersang nuklear ay kumikilos sa mga distansyang maihahambing sa laki ng nuclei mismo.

11. Fission ng uranium nuclei.

Ang fission ng uranium nuclei sa pamamagitan ng pagbomba sa kanila ng mga neutron ay natuklasan noong 1939 ng mga German scientist na sina Otto Gunn at Fritz Strassmann.

Isaalang-alang natin ang mekanismo ng hindi pangkaraniwang bagay na ito. Sa (Larawan Blg. 7, a) ang nucleus ng uranium atom (23592U) ay may kondisyong inilalarawan. Ang pagkakaroon ng pagsipsip ng dagdag na neutron, ang nucleus ay nasasabik at nababago, na nakakakuha ng isang pinahabang hugis (Larawan 7, b).

Alam na natin na ang dalawang uri ng pwersa ay kumikilos sa nucleus: electrostatic repulsive forces sa pagitan ng mga proton, na may posibilidad na masira ang nucleus, at nuclear attractive forces sa pagitan ng lahat ng nucleon, dahil sa kung saan ang nucleus ay hindi nabubulok. Ngunit ang mga puwersang nuklear ay maikli, samakatuwid, sa isang pinahabang nucleus, hindi na nila mahawakan ang mga bahagi ng nucleus na napakalayo sa isa't isa. Sa ilalim ng pagkilos ng electrostatic repulsive forces, ang nucleus ay napunit sa dalawang bahagi (Fig. No. 7, c), na nakakalat sa iba't ibang direksyon na may mahusay na bilis at naglalabas ng 2-3 neutrons.

Lumalabas na ang bahagi ng panloob na enerhiya ng nucleus ay na-convert sa kinetic energy ng mga lumilipad na fragment at particle. Ang mga fragment ay mabilis na bumagal sa kapaligiran, bilang isang resulta kung saan ang kanilang kinetic energy ay na-convert sa panloob na enerhiya ng daluyan (i.e., sa enerhiya ng pakikipag-ugnayan ng thermal motion ng mga constituent particle nito).

Sa sabay-sabay na fission ng isang malaking bilang ng uranium nuclei, ang panloob na enerhiya ng medium na nakapalibot sa uranium at, nang naaayon, ang temperatura nito ay kapansin-pansing tumaas (i.e., ang medium ay uminit).

Kaya, ang reaksyon ng fission ng uranium nuclei ay napupunta sa paglabas ng enerhiya sa kapaligiran.

Ang enerhiya na nakapaloob sa nuclei ng mga atom ay napakalaki. Halimbawa, sa kumpletong fission ng lahat ng nuclei na nasa 1 gramo ng uranium, ang parehong halaga ng enerhiya ay ilalabas tulad ng inilabas sa panahon ng pagkasunog ng 2.5 tonelada ng langis.

12. Nuclear power plants.

nuclear power plant (NPP) - isang planta ng kuryente kung saan ang atomic (nuclear) na enerhiya ay ginagawang elektrikal na enerhiya. Ang power generator sa isang nuclear power plant ay isang nuclear reactor. Ang init na inilalabas sa reactor bilang resulta ng chain reaction ng nuclear fission ng ilang mabibigat na elemento, kung gayon, tulad ng sa conventional thermal power plants (TPPs), ay na-convert sa kuryente. Hindi tulad ng thermal power plants na tumatakbo sa organic fuel, Ang mga nuclear power plant ay tumatakbo sa nuclear fuel (batay sa 233U, 235U, 239Pu) Ang Fission ng 1 g ng uranium o plutonium isotopes ay naglalabas ng 22,500 kWh, na katumbas ng enerhiya na nasa 2,800 kg ng reference fuel. Ang unang nuclear power plant sa mundo para sa mga layuning pang-industriya ng pilot na may kapasidad na 5 MW ay inilunsad sa USSR noong Hunyo 27, 1954 sa lungsod ng Obninsk. Bago ito, ang enerhiya ng atomic nucleus ay ginamit para sa mga layuning militar. Ang paglunsad ng unang nuclear power plant ay minarkahan ang pagbubukas ng isang bagong direksyon sa enerhiya, na kinilala sa 1st International Scientific and Technical Conference on the Peaceful Uses of Atomic Energy (Agosto 1955, Geneva).

Schematic diagram ng isang nuclear power plant na may water-cooled nuclear reactor (Fig. No. 6.). Ang init na inilabas sa core ng reactor ay kinukuha bilang isang coolant sa pamamagitan ng tubig (coolant) ng 1st circuit, na kung saan ay pumped sa pamamagitan ng reactor sa pamamagitan ng isang circulation pump g Ang pinainit na tubig mula sa reactor na pumapasok sa heat exchanger (steam generator) 3, kung saan ito inililipat ang init na natanggap sa reactor sa tubig ng 2nd circuit. Ang tubig ng 2nd circuit ay sumingaw sa steam generator, at ang singaw ay nabuo at pumapasok sa turbine 4.

Kadalasan, 4 na uri ng thermal neutron reactors ang ginagamit sa mga nuclear power plant: 1) water-cooled reactor na may ordinaryong tubig bilang moderator at coolant; 2) graphite-water na may water coolant at graphite moderator; 3) mabigat na tubig na may water coolant at mabigat na tubig bilang moderator 4) graphite-gas na may gas coolant at graphite moderator.

Depende sa uri at estado ng pagsasama-sama ng coolant, ang isa o isa pang thermodynamic cycle ng NPP ay nilikha. Ang pagpili ng pinakamataas na limitasyon ng temperatura ng thermodynamic cycle ay tinutukoy ng maximum na pinapayagang temperatura ng fuel element claddings (TVEL) na naglalaman ng nuclear fuel, ang pinapayagang temperatura ng nuclear fuel mismo, pati na rin ang mga katangian ng coolant na pinagtibay para sa ganitong uri. ng reaktor. Sa nuclear power plant. ang isang thermal reactor na pinalamig ng tubig ay karaniwang gumagamit ng mga siklo ng singaw na mababa ang temperatura. Pinapahintulutan ng mga gas-cooled na reactor ang paggamit ng medyo mas matipid na mga steam cycle na may tumaas na paunang presyon at temperatura. Ang thermal scheme ng NPP sa dalawang kaso na ito ay ginanap bilang isang 2-circuit: ang coolant ay umiikot sa 1st circuit, ang 2nd circuit ay steam-water. Sa mga reactor na may tubig na kumukulo o mataas na temperatura na gas coolant, posible ang isang single-loop thermal NPP. Sa mga reaktor ng tubig na kumukulo, kumukulo ang tubig sa core, ang nagresultang timpla ng singaw-tubig ay pinaghihiwalay, at ang saturated steam ay direktang ipinadala sa turbine, o dati ay ibinalik sa core para sa sobrang init.

Sa mga high-temperature na graphite-gas reactor, posibleng gumamit ng conventional gas turbine cycle. Ang reaktor sa kasong ito ay kumikilos bilang isang silid ng pagkasunog.

Sa panahon ng pagpapatakbo ng reaktor, ang konsentrasyon ng fissile isotopes sa nuclear fuel ay unti-unting bumababa, at ang gasolina ay nasusunog. Samakatuwid, sa paglipas ng panahon, pinalitan sila ng mga sariwa. Nire-reload ang nuclear fuel gamit ang mga remote-controlled na mekanismo at device. Ang ginastos na gasolina ay inililipat sa ginastos na fuel pool at pagkatapos ay ipinadala para sa muling pagproseso.

Ang reaktor at ang mga sistema ng serbisyo nito ay kinabibilangan ng: ang reaktor mismo na may biological na proteksyon, mga heat exchanger, mga bomba o blower unit na nagpapalipat-lipat sa coolant; pipelines at fittings ng sirkulasyon ng circuit; mga aparato para sa muling pagkarga ng nuclear fuel; mga espesyal na sistema bentilasyon, emergency cooling, atbp.

Depende sa disenyo, ang mga reactor ay may mga sumusunod na tampok: sa mga pressurized reactor, ang gasolina at moderator ay matatagpuan sa loob ng sisidlan, na nagdadala ng kabuuang presyon ng coolant; sa mga channel reactor, ang gasolina na pinalamig ng isang coolant ay naka-install sa espesyal mga tubo-channel na tumatagos sa moderator na nakapaloob sa isang manipis na pader na pambalot. Upang maprotektahan ang mga tauhan ng NPP mula sa pagkakalantad sa radiation, ang reaktor ay napapalibutan ng biological na proteksyon, ang pangunahing materyal na kung saan ay kongkreto, tubig, serpentine sand. Ang reactor circuit equipment ay dapat na ganap na selyado. Ang isang sistema ay ibinigay para sa pagsubaybay sa mga lugar ng posibleng pagtagas ng coolant, ang mga hakbang ay ginawa upang ang hitsura ng mga pagtagas at mga break sa circuit ay hindi humantong sa mga radioactive emissions at polusyon ng mga lugar ng NPP at ang nakapalibot na lugar. Ang kagamitan sa circuit ng reactor ay karaniwang naka-install sa mga selyadong kahon, na pinaghihiwalay mula sa iba pang lugar ng NPP sa pamamagitan ng biological na proteksyon at hindi sineserbisyuhan sa panahon ng operasyon ng reaktor. sistema ng bentilasyon, kung saan, upang ibukod ang posibilidad ng polusyon sa atmospera, ibinibigay ang mga filter ng paglilinis at mga may hawak na gas. Sinusubaybayan ng dosimetric control service ang pagsunod sa mga panuntunan sa kaligtasan ng radiation ng mga tauhan ng NPP.

Sa kaso ng mga aksidente sa sistema ng paglamig ng reaktor, upang maiwasan ang sobrang pag-init at pagtagas ng mga cladding ng baras ng gasolina, isang mabilis (sa loob ng ilang segundo) ang pagsugpo sa reaksyong nuklear ay ibinibigay; Ang emergency cooling system ay may mga independiyenteng pinagmumulan ng kuryente.

Ang pagkakaroon ng mga biological na sistema ng proteksyon espesyal. Ang bentilasyon at emergency cooling at dosimetric control service ay nagbibigay-daan sa iyong ganap na protektahan ang NPP maintenance personnel mula sa mga nakakapinsalang epekto ng radioactive exposure.

Ang kagamitan ng NPP machine room ay katulad ng kagamitan ng TPP machine room. Makilala, isang tampok ng karamihan sa mga planta ng nuclear power ay ang paggamit ng singaw ng medyo mababa ang mga parameter, puspos o bahagyang sobrang init.

Kasabay nito, upang maibukod ang pinsala sa pagguho sa mga blades ng mga huling yugto ng turbine sa pamamagitan ng mga particle ng kahalumigmigan na nilalaman sa singaw, ang mga separator ay naka-install sa turbine. Minsan kinakailangan na gumamit ng mga malalayong separator at reheater ng singaw. Dahil sa ang katunayan na ang coolant at ang mga impurities na nakapaloob dito ay isinaaktibo kapag dumadaan sa reactor core, ang solusyon sa disenyo ng kagamitan sa turbine hall at ang cooling system ng turbine condenser ng single-loop NPPs ay dapat na ganap na ibukod ang posibilidad ng coolant. pagtagas. Sa double-circuit NPP na may mataas na mga parameter ng singaw, ang mga naturang kinakailangan ay hindi ipinapataw sa kagamitan ng turbine hall.

Ang bahagi ng thermal power ng reactor ng nuclear power plant na ito ay ginugugol sa supply ng init. Bilang karagdagan sa pagbuo ng kuryente, ang mga nuclear power plant ay ginagamit din sa pag-desalinate ng tubig-dagat. Ang mga nuclear power plant, na kung saan ay ang pinaka-modernong uri ng mga planta ng kuryente, ay may isang bilang ng mga makabuluhang pakinabang sa iba pang mga uri ng mga halaman ng kuryente: sa ilalim ng normal na mga kondisyon ng operating, sila ay ganap na hindi nagpaparumi sa kapaligiran, hindi nangangailangan ng pagbubuklod sa isang mapagkukunan ng mga hilaw na materyales at, nang naaayon, maaaring ilagay halos kahit saan, ang mga bagong power unit ay may kapasidad na halos katumbas ng kapasidad ng isang average na hydroelectric power station , gayunpaman, ang naka-install na capacity utilization factor sa NPPs (80%) ay higit na lumampas sa HPPs o TPPs. Ang katotohanan na ang 1 kg ng uranium ay maaaring makagawa ng parehong dami ng init tulad ng kapag nasusunog ang halos 3000 tonelada ng karbon ay maaaring magsalita tungkol sa kahusayan at pagiging epektibo ng mga nuclear power plant.

Halos walang makabuluhang disbentaha ng mga nuclear power plant sa ilalim ng normal na mga kondisyon ng pagpapatakbo. Gayunpaman, hindi maaaring hindi mapansin ng isa ang panganib ng mga nuclear power plant sa ilalim ng posibleng force majeure circumstances: lindol, bagyo, atbp. - dito ang mga lumang modelo ng mga power unit ay nagdudulot ng potensyal na panganib ng radiation contamination ng mga teritoryo dahil sa hindi makontrol na overheating ng reactor.

13. Konklusyon

Ang pagkakaroon ng detalyadong pag-aaral sa kababalaghan ng electrification at ang istraktura ng atom, nalaman ko na ang atom ay binubuo ng isang nucleus at mga negatibong sisingilin na mga electron sa paligid nito. Ang nucleus ay binubuo ng mga proton na may positibong singil at mga neutron na walang bayad. Kapag ang isang katawan ay nakuryente, alinman sa labis o kakulangan ng mga electron ay nangyayari sa nakoryenteng katawan. Tinutukoy nito ang singil ng katawan. Mayroon lamang dalawang uri ng mga singil sa kuryente - mga positibo at negatibong singil. Bilang resulta ng aking trabaho, nakilala ko nang husto ang mga phenomena ng electrostatics at nalaman ko kung paano at bakit nangyayari ang mga phenomena na ito. Halimbawa, kidlat. Ang kababalaghan ng electrostatics ay malapit na nauugnay sa istraktura ng atom. Mga atom ng mga sangkap tulad ng uranium, radium, atbp. nagtataglay ng radyaktibidad.Ang enerhiya ng atom ay may malaking kahalagahan para sa buhay ng lahat ng sangkatauhan. Halimbawa, ang enerhiya na nakapaloob sa isang gramo ng uranium ay katumbas ng enerhiya na inilabas sa panahon ng pagkasunog ng 2.5 toneladang langis. Sa kasalukuyan, ang radioactive energy ng mga atom ay natagpuan ang aplikasyon nito sa maraming lugar ng buhay. Taun-taon parami nang parami ang mga nuclear power plant (nuclear power plants) ang itinatayo, umuunlad ang produksyon ng mga icebreaker at submarino na may nuclear reactor. Ang atomic energy ay ginagamit sa gamot para sa paggamot ng iba't ibang sakit, gayundin sa maraming lugar ng pambansang ekonomiya. Ang hindi wastong paggamit ng enerhiya ay maaaring magdulot ng panganib sa kalusugan sa mga buhay na organismo. Ang enerhiya ng mga atom ay maaaring makinabang sa mga tao kung matutunan nila kung paano gamitin ito nang tama.

Elektripikasyon katawan macroscopic katawan, kadalasang elektrikal... gawain. 1 bersyon. Sa pagpapakuryente tel Ang malapit na ugnayan sa pagitan nila ay mahalaga ... dapat humantong sa pagsingil katawan. Ibang paraan pagpapakuryente tel- Epekto sa...

Ang kultura ng pakikipag-ugnayan ay ang pakikipag-ugnayan ng mga kultura.

Interactive na presentasyon ng paksaElektripikasyon ng tel. Pagsingil ng kuryente

Naging masaya ka ba sa gayong simpleng trick: kung kuskusin mo ang isang napalaki na lobo sa tuyong buhok, at pagkatapos ay ilakip ito sa kisame, tila ba ito ay "dumikit"?

Hindi? Subukan mo! Walang gaanong nakakatawa kung gayon ang buhok ay lumalabas sa lahat ng direksyon. Ang parehong epekto ay nakukuha kung minsan kapag nagsusuklay ng mahabang buhok. Lumalabas sila at dumidikit sa suklay. Buweno, lahat ay pamilyar sa mga sitwasyon kung saan, naglalakad sa lana o sintetikong mga bagay, hinawakan mo ang isang bagay o isang tao at nakakaramdam ka ng isang matalim na tusok. Sa ganitong mga kaso, sinasabi nila - shock. Ang lahat ng ito ay mga halimbawa ng pagpapakuryente ng mga katawan. Ngunit saan nanggagaling ang electrification, kung alam nating lahat na ang electric current ay nabubuhay sa mga socket at baterya, at hindi sa buhok at damit? Panoorin ang cartoon

Ang kababalaghan ng electrification ng mga katawan: mga pamamaraan ng electrization

Elektripikasyon ng mga katawan kapag nadikit (pagkuskos ng ebonite o glass rod laban sa balahibo o seda). Kuskusin ang panulat sa lana o balahibo, at pagkatapos ay dalhin ito sa pinong tinadtad na mga piraso ng papel, straw o lana. Makikita mo kung paano naaakit ang mga pirasong ito sa hawakan. Ganoon din ang mangyayari sa manipis na daloy ng tubig kung magdadala ka ng nakuryenteng hawakan dito.

Dalawang uri ng singil sa kuryente

Una ang mga katulad na epekto ay natagpuan sa amber, samakatuwid sila ay tinawag na electric mula sa salitang Griyego na "electron" - amber.Amber. Oras: 5:32 At ang kakayahan ng mga katawan na maakit ang iba pang mga bagay pagkatapos makipag-ugnay, at ang pagkuskos ay isang paraan lamang upang madagdagan ang lugar ng pakikipag-ugnay, ay tinawag na electrification o pagbibigay sa katawan ng electric charge. Ito ay eksperimento na itinatag na Mayroong dalawang uri ng mga singil sa kuryente. Kung kuskusin mo ang mga baso at ebonite rod, sila ay maaakit sa isa't isa. At dalawa pareho - pagtataboy. At ito ay hindi dahil hindi nila gusto ang isa't isa, ngunit dahil mayroon silang iba't ibang mga singil sa kuryente. Napagkasunduan na tawagan ang electric charge ng isang glass rod na positibo, at ang isang ebonite rod ay negatibo. Ang mga ito ay itinalaga, ayon sa pagkakabanggit, sa pamamagitan ng mga palatandaan na "+" at "-". Ibig sabihin na magkatapat sila.

Sa ngayon, ang mga bagay na madaling nakuryente ay malawakang ginagamit - mga plastik, sintetikong hibla, mga produktong petrolyo. Kapag ang mga naturang sangkap ay kuskusin, isang singil sa kuryente ang lumitaw, na kung minsan ay hindi bababa sa hindi kasiya-siya, sa karamihan ay maaari itong makapinsala. Sa industriya, nilalabanan sila sa mga espesyal na paraan. Sa pang-araw-araw na buhay pareho madaling paraan para mawala ang electrification ay upang basain ang isang nakuryenteng ibabaw. Kung walang tubig, makakatulong ang pagpindot sa metal o lupa. Tatanggalin ng mga katawan na ito ang elektripikasyon. At upang hindi madama ang mga hindi kasiya-siyang epekto na ito, inirerekomenda na gumamit ng mga antistatic agent.

Ticket 7. Elektripikasyon ng tel. Mga eksperimento na naglalarawan ng phenomenon ng electrification. Dalawang uri ng singil sa kuryente. Interaksyon ng mga singil. Electric field. Pagpapaliwanag ng mga electrical phenomena. Mga konduktor at hindi konduktor ng kuryente.

Ang isang nakoryenteng katawan ay nakakakuha ng pag-aari ng pag-akit ng maliliit na bagay sa sarili nito. Halimbawa, kung kuskusin mo ang isang baso ng baso sa isang sheet ng papel, at pagkatapos ay dalhin ito sa makinis na tinadtad na mga piraso ng papel, magsisimula silang maakit.

Ang isang katawan na may ganitong pag-aari ay sinasabing nakuryente o kung ano ang ipinarating sa kanya singil ng kuryente.

Elektripikasyon Ito ang kababalaghan ng pagkuha ng singil ng katawan.

Ang mga singil ay positibo at negatibo. Tulad ng mga singil ay nagtataboy, hindi katulad ng mga singil na umaakit.

Ang konsepto ng positibo at negatibong mga singil ay ipinakilala noong 1747 ni Franklin. Ang isang ebonite stick mula sa electrification sa lana at balahibo ay negatibong sisingilin. Ang singil na nabuo sa isang glass rod na pinahiran ng seda ay tinawag na positibo ni Franklin.

Ang singil ay isang pisikal na dami, sukatan ng mga katangian ng mga sinisingil na katawan upang makipag-ugnayan sa isa't isa..
q - singilin
[q]=Cl

Mga uri ng elektripikasyon:

1) electrification sa pamamagitan ng friction: magkakaibang katawan ang kasangkot. Ang mga katawan ay nakakakuha ng parehong modulus, ngunit naiiba sa sign charges.

2) electrification sa pamamagitan ng contact: kapag ang isang naka-charge at hindi naka-charge na katawan ay nakipag-ugnayan, ang bahagi ng singil ay pumasa sa isang uncharged body, iyon ay, ang parehong mga katawan ay nakakakuha ng parehong singil sa sign.

3) pagpapakuryente sa pamamagitan ng impluwensya: kapag nagpapakuryente sa pamamagitan ng impluwensya, maaari kang makakuha ng negatibong singil sa katawan gamit ang isang positibong singil, at kabaliktaran.

Ang isang aparato para sa pagsukat ng dami ng singil ay isang electrometer. Ang isang aparato para sa pagtukoy ng pagkakaroon ng isang singil ay isang electroscope.

Ang pakikipag-ugnayan ng mga singil sa kuryente ay pinag-aralan ng mga English physicist na sina Michael Faraday at James Maxwell. Kung maglalagay ka ng naka-charge na electroscope sa ilalim ng bell ng isang air pump, ang mga dahon ng electroscope ay nagtataboy pa rin sa isa't isa. (Ang hangin ay inilikas mula sa ilalim ng kampana.) Bilang resulta, napagtibay na ang anumang naka-charge na katawan ay napapalibutan ng isang electric field.

Electric field ay isang espesyal na uri ng bagay, naiiba sa bagay. Ang electric field ay isang espesyal na uri ng bagay na umiiral sa paligid ng mga naka-charge na katawan at nagpapakita ng sarili nito sa pamamagitan ng pakikipag-ugnayan sa iba pang mga katawan na sinisingil.

Ang aming mga organo ng pandama ay hindi nakakakita ng isang electric field. Ang field ay maaaring makita dahil sa ang katunayan na ito ay kumikilos sa bawat singil dito. Ipinapaliwanag nito ang pakikipag-ugnayan ng mga nakoryenteng katawan.

Ang puwersa kung saan kumikilos ang isang electric field sa isang electric charge na ipinapasok dito ay tinatawag lakas ng kuryente. Ang electric field na nakapalibot sa isa sa mga charge ay kumikilos nang may ilang puwersa sa isa pang charge na inilagay sa field ng unang charge. Sa kabaligtaran, ang electric field ng pangalawang singil ay kumikilos sa una.

mga konduktor ay mga katawan na may kakayahang magsagawa ng mga singil sa kuryente. Kabilang dito ang lahat ng mga metal, likido (mga solusyon ng mga asing-gamot at alkali).

Mga dielectric ay mga sangkap na hindi nagsasagawa ng mga singil sa kuryente. Kabilang dito ang: distilled water, plastik, goma, kahoy, salamin, papel, kongkreto, bato, atbp.

1) Kapag nagpapakuryente sa mga katawan, natutupad ang batas ng pagtitipid ng singil sa kuryente. Ang algebraic na kabuuan ng mga singil sa kuryente ay nananatiling pare-pareho para sa anumang mga pakikipag-ugnayan sa isang saradong sistema, i.e. q1 + q2 + q3 + ... + qp \u003d const, ang isang sistema ay itinuturing na sarado kung ang mga singil sa kuryente ay hindi pumasok o lumabas mula sa labas. Kung ang isang neutral na katawan ay nakakakuha ng mga electron mula sa ibang katawan, pagkatapos ay makakatanggap ito ng negatibong singil. Kaya, ang isang katawan ay negatibong sisingilin kung ito ay may labis, kumpara sa normal, bilang ng mga electron. At kung ang isang neutral na katawan ay nawalan ng mga electron, pagkatapos ay tumatanggap ito ng isang positibong singil. Samakatuwid, ang isang katawan ay may positibong singil kung ito ay walang sapat na mga electron.

2) paliwanag ng electrization sa pamamagitan ng friction: sa panahon ng friction, ang mga electron mula sa isang katawan ay pumasa sa isa pa. Kung saan mayroong mas maraming mga electron, ang katawan ay sinisingil ng negatibo, kung saan mayroong mas kaunti - positibo.

3) Sa mga atomo, ang mga electron ay nasa iba't ibang distansya mula sa nucleus, ang mga malalayong electron ay mas mahinang naaakit sa nucleus kaysa sa mga malapit. Ang mga malalayong electron ay lalo na mahinang pinanatili ng nuclei ng mga metal. Samakatuwid, sa mga metal, ang mga electron na pinakamalayo mula sa nucleus ay umalis sa kanilang lugar at malayang gumagalaw sa pagitan ng mga atomo. Ang mga electron na ito ay tinatawag na free electron. Ang mga sangkap kung saan mayroong mga libreng electron ay mga konduktor.

4) May mga libreng electron sa manggas. Sa sandaling ang manggas ay ipinakilala sa electric field, ang mga electron ay lilipat sa ilalim ng pagkilos ng mga puwersa ng field. Kung ang stick ay positibong sisingilin, ang mga electron ay pupunta sa dulo ng manggas, na matatagpuan mas malapit sa stick. Ang pagtatapos na ito ay negatibong sisingilin. Magkakaroon ng kakulangan ng mga electron sa kabilang dulo ng manggas, at ang dulong ito ay positibong sisingilin. Ang gilid ng shell na may negatibong charge ay mas malapit sa stick, kaya maaakit ang shell dito. Kapag hinawakan ng manggas ang stick, ang ilan sa mga electron mula dito ay mapupunta sa stick na may positibong charge. Magkakaroon ng positibong singil sa manggas).

5) Kung ang singil ay inilipat mula sa isang naka-charge na bola patungo sa isang hindi naka-charge, at ang mga sukat ng mga bola ay pareho, kung gayon ang singil ay hahatiin sa kalahati. Ngunit kung ang pangalawa, hindi na-charge na bola ay mas malaki kaysa sa una, pagkatapos ay higit sa kalahati ng singil ang mapupunta dito. Kung mas malaki ang katawan kung saan inilipat ang singil, mas malaking bahagi ng singil ang ililipat dito. Ang grounding ay nakabatay dito - ang paglipat ng singil sa lupa. Malaki ang globo kumpara sa mga katawan nito. Samakatuwid, kapag nakikipag-ugnayan sa lupa, binibigyan ito ng isang naka-charge na katawan ng halos lahat ng singil nito at halos nagiging neutral sa kuryente.

Sa ilalim ng normal na mga kondisyon, ang mga mikroskopikong katawan ay neutral sa kuryente dahil ang positibo at negatibong sisingilin na mga particle na bumubuo ng mga atom ay konektado sa isa't isa sa pamamagitan ng mga puwersang elektrikal at bumubuo ng mga neutral na sistema. Kung ang elektrikal na neutralidad ng katawan ay nilabag, kung gayon ang naturang katawan ay tinatawag nakuryenteng katawan. Upang makuryente ang isang katawan, kinakailangan na ang isang labis o kakulangan ng mga electron o ion ng parehong tanda ay nilikha dito.

Mga paraan ng pagpapakuryente ng mga katawan, na kumakatawan sa pakikipag-ugnayan ng mga sinisingil na katawan, ay maaaring ang mga sumusunod:

1. Elektripikasyon ng mga katawan sa pakikipag-ugnay. Sa kasong ito, na may malapit na pakikipag-ugnay, ang isang maliit na bahagi ng mga electron ay pumasa mula sa isang sangkap, kung saan ang bono sa elektron ay medyo mahina, patungo sa isa pang sangkap.
2. Elektrisasyon ng mga katawan sa panahon ng alitan. Pinatataas nito ang lugar ng pakikipag-ugnay ng mga katawan, na humahantong sa pagtaas ng elektripikasyon.
3. Impluwensya. Nakabatay ang impluwensya kababalaghan ng electrostatic induction, iyon ay, ang induction ng isang electric charge sa isang substance na inilagay sa isang pare-parehong electric field.
4. Elektripikasyon ng mga katawan sa ilalim ng pagkilos ng liwanag. Ito ay batay sa epekto ng photoelectric, o epekto ng photoelectric kapag, sa ilalim ng pagkilos ng liwanag, ang mga electron ay maaaring lumipad palabas ng konduktor patungo sa nakapalibot na espasyo, bilang isang resulta kung saan ang konduktor ay sinisingil.

negatibong singil katawan ay dahil sa labis na mga electron sa katawan kumpara sa mga proton, at positibong singil dahil sa kakulangan ng mga electron.

Kapag nangyari ang electrification ng katawan, iyon ay, kapag ang negatibong singil ay bahagyang nahiwalay sa positibong singil na nauugnay dito, batas ng konserbasyon ng singil sa kuryente. Ang batas ng konserbasyon ng singil ay may bisa para sa isang saradong sistema, na hindi pumapasok mula sa labas at mula sa kung saan ang mga sisingilin na particle ay hindi lumalabas. Ang batas ng konserbasyon ng singil sa kuryente ay binabalangkas tulad ng sumusunod:

Sa isang saradong sistema, ang algebraic na kabuuan ng mga singil ng lahat ng mga particle ay nananatiling hindi nagbabago:

q 1 + q 2 + q 3 + ... + q n = const

Kung saan ang q 1 , q 2 atbp. ay ang mga singil ng butil.

Pakikipag-ugnayan ng mga katawan na may kuryente

Pakikipag-ugnayan ng mga katawan, na may mga singil ng pareho o magkakaibang mga palatandaan, ay maaaring ipakita sa mga sumusunod na eksperimento. Pinakuryente namin ang ebonite stick sa pamamagitan ng pagkuskos sa balahibo at hinawakan ito sa isang manggas na metal na nakabitin sa isang sinulid na sutla. Ang mga singil ng parehong tanda (negatibong singil) ay ipinamamahagi sa manggas at ebonite stick. Ang paglapit sa isang may negatibong charge na ebonite rod sa isang charged cartridge case, makikita ng isa na ang cartridge case ay itataboy mula sa stick (Fig. 1.2).

kanin. 1.2. Pakikipag-ugnayan ng mga katawan na may mga singil ng parehong tanda.

Kung magdadala tayo ngayon ng isang basong pamalo na pinahiran ng sutla (positibong sisingilin) ​​sa sisingilin na manggas, kung gayon ang manggas ay maaakit dito (Larawan 1.3).

kanin. 1.3. Pakikipag-ugnayan ng mga katawan na may mga singil ng iba't ibang mga palatandaan.

Ito ay sumusunod na ang mga katawan na may mga singil ng parehong sign (tulad ng mga sinisingil na katawan) ay nagtataboy sa isa't isa, at ang mga katawan na may mga singil ng iba't ibang mga palatandaan (opositely charged na katawan) ay umaakit sa isa't isa. Ang mga magkatulad na input ay nakukuha kung ang dalawang sultan ay inilapit, pareho ang sinisingil (Larawan 1.4) at magkasalungat na sinisingil (Larawan 1.5).