Підручник Фізика 8 клас - Т.М. Засєкіна - Оріон 2017 рік

Розділ 2 Електричні явища. Електричний струм

Продовжуємо ознайомлюватися з унікальними властивостями нашої планети. Магнітне поле Землі, Земля — гігантський магніт, жива електрика, блискавка, магнітосфера, полярне сяйво, електрон, електричний заряд, електричний струм — ці та багато інших явиш, і понять ви вже розглядали на уроках природознавства, біології, хімії, географії. Що ж нового ви дізнаєтесь, вивчаючи електричні явища на уроках фізики?

Ви з’ясуєте, як завдяки дослідженню електричних властивостей речовини, явищ і процесів люди створили пристрої, без яких неможливо уявити побут сучасної людини та стрімкий розвиток цивілізації. Електростанції, електролампочки, електродвигуни, електронна техніка, комп’ютери, мобільний та супутниковий зв’язок... Цей перелік можна продовжувати й продовжувати.

В історії земної цивілізації навіть виокремлюють період, який називають «століттям електрики». Отримані впродовж XVІІ-ХIX от. результати досліджень утворили окремий напрям у фізиці — електродинаміку. А про те, що причиною всіх електричних явищ є унікальна властивість такої частинки речовини, як електрон, стало відомо лише на початку XX ст., коли вперше було відкрито цю частинку.

Вивчаючи розділ «Електричні явища. Електричний струм», ви дізнаєтеся, що таке електричний струм, які умови необхідні для його існування. Дослідите, чому одні речовини здатні проводити струм краще, ніж інші, які дії може чинити електричний струм і яких правил безпеки слід дотримуватися, користуючись електричними приладами.

Вивчивши цей розділ, ви здобудете знання, які дозволять вам не лише пояснювати електричні явища, а й застосовувати їх у практичній і майбутній професійній діяльності.

§ 27 Взаємодія заряджених тіл

Ви дізнаєтесь

- Що таке електризація

- Як взаємодіють заряджені тіла

Пригадайте

- Що вам відомо з курсу природознавства про електричні явища

Електричні явища. Електричні явища і процеси були відомі людству ще з давніх часів. Блискавка, полярне сяйво, дивні світіння біля наконечників списів та загострених частин щогл кораблів під час негоди, притягування бурштином, потертим об хутро, дрібних шматочків папірців, пір’їн — усі ці речі здавалися дивними й незрозумілими. Щоб зрозуміти й пояснити природу електричних явищ, ученими різних країн було висловлено чимало припущень (багато з них виявилися хибними), проведено безліч дослідів, затрачено роки досліджень. «Таємниці» цих явищ стали зрозумілими лише на початку ХХ ст., коли було достеменно доведено факт існування заряджених електричних частинок та електромагнітних хвиль.

Сьогодні важко уявити наше життя без практичного використання електричних явищ. Вони дають нам тепло, світло, допомагають у побуті, дають змогу бачити одне одного та спілкуватися, перебуваючи на великих відстанях. Електричні явища допомагають у лікуванні та урізноманітнюють наше дозвілля. Людина винайшла багато способів одержання електричної енергії. Навчилася зберігати її, передавати на великі відстані та використовувати для різних потреб. Проте, перш ніж навчитися використовувати електричні явища, необхідно їх ретельно вивчити.

Серед труднощів у їх вивченні є те, що ми не можемо безпосередньо побачити електричні поля, рух електронів й інших електрично заряджених частинок, електромагнітні хвилі. Щоб пояснити й дослідити більшість електричних явищ, ми будемо моделювати їх, виявляти їх прояв за допомогою спеціальних приладів. Дуже важливо з перших параграфів цього розділу не просто читати й запам’ятовувати текст підручника, а спостерігати й досліджувати явища та процеси, аналізувати, проводити аналогії й порівняння, бути самостійними дослідниками.

Розпочнемо вивчення електричних явищ із найпростіших випадків їх прояву.

Електризація. Виконаємо такі досліди. Візьмемо паличку з ебоніту (ебоніт — твердий матеріал із каучуку з великими домішками сірки), покладемо її на дрібні клаптики паперу. Піднімаючи паличку, бачимо, що вона не притягує паперові клаптики (мал. 86, а, с. 130).

Змінимо умови досліду: потремо паличку об клапоть вовняної тканини (мал. 86, б, с. 130) і знову наблизимо її до папірців. Бачимо, що папірці притягуються до палички й прилипають до неї (мал. 86, в, с. 130). Якщо піднести до папірців клапоть вовняної тканини (після тертя об паличку), то вона також їх притягуватиме (мал. 86, г). Які висновки можна зробити?

Мал. 86. Дослід із взаємодії заряджених тіл

Ебонітова паличка й клапоть вовняної тканини внаслідок тертя набули нової властивості — діяти на папірці силою, яка у цьому випадку більша за силу всесвітнього тяжіння (адже папірці піднімаються, долаючи земне тяжіння). Цю силу називають електричною.

Подібна сила виникає й під час взаємодії інших тіл, наприклад, скляної палички, потертої об шкіру (шовк або гуму), пластмасової — потертої об сухий папір, шматка бурштину, потертого об хутро. До речі, саме властивість бурштину притягувати дрібне пір’я, соломинки, сухе листя зумовила назву цього явища — електризація («бурштин» старогрецькою звучить як «електрон»), а такі тіла стали називати наелектризованими (або електрично зарядженими).

Подібні явища електризації тіл ви мали змогу спостерігати й у своєму житті (мал. 87). Розчісуючи сухе волосся пластмасовим гребінцем, ви помічали, як воно притягується до гребінця. Електризується волосся і в інших випадках, наприклад, коли об нього потерти предмети із пластмаси або інших синтетичних матеріалів.

Ви також відмічали, що інтенсивність таких явищ може бути різною: більшою або меншою. Найбільш інтенсивні процеси електризації відбуваються в атмосфері Землі, і результатом цих процесів є блискавка. Наелектризований стан може передаватись іншим тілам, а може нейтралізуватись.

Електричний заряд. Щоб порівнювати й досліджувати подібні електричні явища, необхідна фізична величина, яка є їхньою характеристикою. Така величина називається електричним зарядом. Оскільки електричні та магнітні явища тісно пов’язані між собою, то електричний заряд характеризує й електричну, й магнітну взаємодію, тобто електромагнітну. Детальніше електромагнітні явища ми будемо вивчати в 9 класі.

Маж. 87. Прояви електризації

Електричний заряд — це фізична величина, що кількісно характеризує електромагнітну взаємодію.

Позначають електричний заряд літерою q. Одиницею електричного заряду є кулон (Кл).

Про наелектризовані (або електрично заряджені) тіла ще говорять, що вони мають електричний заряд. Інколи, для спрощення, частинку, що має електричний заряд, називають просто — «заряд».

Два види електричних зарядів. Оскільки внаслідок електризації тертям обидва тіла, що контактують, набувають електричного заряду, з’ясуємо, чи однаковим буде заряд у цих тіл.

Для цього нам будуть потрібні ебонітові й скляні палички, шматочки вовняної та шовкової тканин. Натремо об клапоть вовняної тканини дві ебонітові палички. Одну з них підвісимо на шовковій нитці. Якщо наближатимемо другу паличку, то вони будуть відштовхуватись одна від одної (мал. 88, а).

Якщо ж до зарядженої ебонітової палички піднести заряджену тертям об шовк чи сухий папір скляну паличку, то палички будуть притягуватись одна до одної (мал. 88, б).

Які висновки робимо з дослідів?

Оскільки взаємодія проявляється не лише у притягуванні, а й у відштовхуванні, то електричний заряд на склі, потертому об шовк, відрізнятиметься від електричного заряду на ебоніті, потертому об вовну.

Умовилися цим відмінностям електричного заряду дати назви: позитивний і негативний електричні заряди. На малюнках, у математичному записі значень електричного заряду, застосовуються відповідні знаки: «+» для позитивного й «-» — для негативного.

Виконуючи досліди, ми досить часто будемо використовувати скляну та ебонітову палички, тому запам’ятайте: унаслідок електризації скляної палички об шовкову тканину (шкіру), вона набуває позитивного заряду (мал. 89, а, с. 132), відповідно ебонітова паличка, натерта об вовну (хутро), — негативного заряду (мал. 89, б, с. 132).

Продовжимо наші досліди. Натремо скляну паличку об шматочок шкіри. І будемо по черзі підносити їх до електрично нейтральної (незарядженої) маленької гільзи із фольги.

Що ми бачимо? Унаслідок тертя і паличка, і шматок шкіри отримали різнойменні електричні заряди (мал. 90, а). Підносячи їх по черзі до незарядженої гільзи, спостерігаємо 'її притягання (мал. 90, б, в). Якщо ж заряджені паличку та шматок шкіри з’єднати одне з одним і піднести їх як одне ціле до гільзи, то взаємодія не відбуватиметься (мал. 90, г).

Мал. 88. Електромагнітна взаємодія: а — відштовхування; б — притягання

Мал. 89. Знаки зарядів під час електризації: а — позитивний на скляній паличці; б — негативний на ебонітовій

Які висновки робимо з досліду? Унаслідок тертя на тілах, що контактують, утворюються однакові за величиною, але протилежні за знаком електричні заряди.

Однакові за величиною, але протилежні за знаком електричні заряди компенсують (нейтралізують) один одного.

Мал. 90. Взаємодія заряджених і незаряджених тіл

Підбиваємо підсумки

- Ознакою взаємодії заряджених тіл є те, що однойменно заряджені тіла відштовхуються з певною силою, а різнойменно заряджені — притягуються.

- В електризації завжди беруть участь два тіла. При цьому на тілах, що контактують, утворюються однакові за величиною, але протилежні за знаком електричні заряди.

- Електричний заряд — це фізична величина, що кількісно характеризує електромагнітну взаємодію (притягання, відштовхування) заряджених частинок.

- Позначають електричний заряд літерою q. Одиницею електричного заряду є кулон (Кл).

Я знаю, вмію й розумію

1. Наведіть приклади електричних явищ.

2. Опишіть взаємодію однойменно й різнойменно заряджених тіл.

3. Що називають електричним зарядом?

4. Який електричний заряд матиме скляна паличка, потерта об шовкову тканину? А ебонітова паличка, потерта об вовну?

ПОЯСНІТЬ

1. Як можна показати, що на обох тілах під час їх тертя виникають електричні заряди?

2. Узимку ви одягаєте теплий одяг: вовняний светр, курточку або пальто. Що відбувається з підкладкою верхнього одягу, якщо його знімають?

3. Якщо гладити рукою сухе, чисто вимите волосся чи розчісувати його гребінцем, то воно піднімається за рукою або за гребінцем. Як пояснити це явище?

Експериментальні й дослідницькі завдання

1. Розчешіть волосся пластмасовим гребінцем. Чи «прилипає» волосся до гребінця? Чи «прилипатиме» волосся, якщо ви використаєте дерев’яний гребінець? Металевий?

2. Які експериментальні факти свідчать про те, що є заряди двох знаків?

3. Запропонуйте досліди, за допомогою яких можна встановити, чи заряджене тіло, чи ні.

4. Під час фарбування способом розпорошення крапельок досить часто деталь, яку слід пофарбувати, заряджають зарядом одного знака, а джерело крапельок фарби — зарядом іншого знака. Поясніть, для чого так роблять.



Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити