Денелерді электрлеу

Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 6 бет
Таңдаулыға:

15-дәріс тақырыбы. Атом құрылысы және электростатика элементтері.

Жоспары:

1. Денелерді электрлеу. Электрленген денелердің эзара әсері.

2. Электр өткізгіштер мен өткізгіш еместер. Электр өрісі жөнінде ұғым.

3. Атомның құрылысы. Атомның ядролық моделі.

«Атомның құрылысы» тақырыбында электростатикалық құбылыстар, жоғарыда айтылғандай, электродинамикалық құбылыстарды қарастырудан бұрын оқып үйретіледі. Электр зарядтары, олардың өзара әсері, электр өрісі сияқты ұғымдарды терең және саналы түрде игеріп алу электр тогының табиғатын айқындау үшін принциптік жөнініен қажет.

Жоғарыда ұсынылған принециптік жағдайларға сәйкес электростатикалық құбылыстарды оқып үйрену кезінде бірінші дәрежедегі маңызы бар демонстрациялық эксперимент болуууы тиіс.

Электростатикалық құбылыстарды демонстрациялаудың ерекшелігі - ол тәжірибелерде потенциалдар айырмасы өте жоғары біршама шағын электр мөлшері пайдаланылатындығы. Сондықтан зарядтардың мүмкін болатын ағып кетуін жою үшін арнайы бірқатар шаралар қолждану қажет.

Электростатика бойынша тәжірибелерде неғұрлым жоғары сапалы изоляторлар: слюда, органикалық шыны, фарфор пайдаланылады. Бірақ егер изоляторлардың беті таза болмаса немесе оның бетіне қонған су буларының ылғалы болса, лнда жақсы изоляторлар алынғанда да тәжірибелер ойдағыдай болмауы мүмкін. Сондықтан демонстрациялаудан бұрын приборларды әбден кептіріп, ал тіпті сырттағы ауаның салыстырмалы ылғалдығы бөлме ішіндегіден көп болғанда да бөлме ішін желдету керек. Сырттағы температура төмен болғанда және бөлме ішіндегі температура біршама жоғары болғанда кабинеттегі абсолют ылғалдылық, әдеттегідей, сырттағыдан қалай да көп болады. Электростатика бойынша жасалатын демонстрацияларға сондай-ақ индукциялық катушка жұмыс істеген кезде газ жанарғыларын жаққанда артатын ауаның иондалуы да бөгет жасайды. Ауаның изоляциялаушы қасиеттері сондай-ақ темекі тартқан кездегі түтіннен өте нашарлайды.

Электростатикалық приборларды кептіру үшін плиткаларды, жылытқыш рефлекторларды немесе басқа қыздырғыштарды пайдалануға болады. Бірақ бұл мақсат үшін әр кабинетте арнайы жылытқыш жасаған дұрыс, оларға электр лампалары орнатылады, ал олардың үстіңгі жағына металл тор керіледі. (6-3-суретті қара; суретте металл тор көрсетілмеген) . Төрт электр лампысын параллель екі тармақта тізбектеп қосылған екі лампы бар.

Электростатикалық құбылыстарды оқып үйренуді денелердің электрленуін демонстрациялаудан бастайды. әдетте үйкеліс арқылы электрлену жөнінде айтады. Шынында денелердің электрленуі денелер тиісіп жатқанда болады, ал үйкелісті тәжірибелерде денелердің тиістірілген ауданын үлкейту үшін қолданады. Сондықтан денелердің тиісіп жанасқандағы электрленуі жөнінде сөз еткен дұрыс. Тиістірілгеннен кейін денелерді бөліп қоятын атап көрсету қажет. Денелерді электрлеу жөнінен жасалатын тәжірибелер кімге де болса белгілі. Демонстрацияларды эбонит таяқшалармен және органикалық шыны таяқшамен жасайды. Электрлеуге арналған (эбонит, органикалық шыны және металл) пластинкалар өте қолайлы болады.

Эбонит таяқшалар мен эбонит изоляторларды приборларда пайдаланылатын тәжірибелер жасауды қиындататын, эбониттің тағы бір ерекшелігіне назар аударайық. ұзақ уақыт жарық жерде сақталғанда, эбониттің беті электр өткізгіш болып, мұндай эбонит таяқша практика жүзінде электрленбейтіні сөзсіз. Эбониттің электр өткізгіш беткі қабатын көбінесе түрлі қағазбен механикалық жолмен сыпырып тастайды. Эбонит таяқшаларды қараңғыда сақтаған жөн.

Электрлеуге арналған жиынтықтан алынған изоляциялайтын тұтқасы бар металл пластинканы органикалық шыны пластинкаға ысқылап үйкейді. Егер осыдан кейін металл пластинканы изоляциялаушы жіпке ілінген алюминий фольганың гильзасына жақындатсақ, онда гильза металл пластинкаға тартылады (23-2-сурет) . Демек, металл электрленеді. Тәжірибені сондай-ақ эбонит тұтқасы бар жез түтіктің көмегімен жүзеге асыруға болады.

Осы тәжірибеден тиістірілген денелердің екеуінің де бір мезгілде электрленуін көрсетеді. Гильза металл пластинкаға да, органикалық шыны пластинкаға да тартылады.

Демонстрацияланған барлық құбылыстар өте көне заманда байқалғандығы оқушыларға айтылады. Ертедегі Грецияда мұндай құбылыстар янтарь (тасқа айналған смола) ұршықпен жүнді иірген кезде байқалған болатын. Сондықтан осы құбылыстарды алғаш сипаттаған ғалымдар оларды электр құбылыстары деп атаған (грекше янтарь- электрон деген сөз) .

Электр заряды әрқашан қандайда бірденемен (бөлшекпен) байланысты және өздігінен өмір сүре алмайды, өйткені ол бөлшектердің (немесе денелердің ) белгілі бір қасиеттерін сипаттайды, атап айтқанда, бір-бірімен элетр өрістері арқылы белгілі бір түрде өзара әсерлесу қасиетін сипаттайды. Барлық денелер электрленеді, электрленбейтін дене болмайды, электрленген денелер басқа барлық денелерге қатысты өздерінің қасиеттерін білдіреді.

Алайда электр заряды ұғымы сонымен қалыптасып біткен деп ұйғару дұрыс болмас еді. Бұл- күрделі ұғым. Оның қалыптасуы VII сыныпта барлық электр құбылыстарын оқып үйрену процесінде өтеді де, физиканы оқытудың ІІ басқышында әрі қарай жалғастырыла береді.

Электрдің екі тегі туралы ұғым «электрленген» денелердің өзара әсерлерін оқып үйрену негізінде енгізіледі. Ол үшін органикалық шыныдан істелген сызғышты электрлеп, оны сүйір бұрыштардың үстіне қояды немесе жіппен іліп қояды (17, 41-42-суреттер) . Теңгерілген электрленген сызғышқа ретімен эбонит және органикалық шыны таяқшаларды жақындатып, сызғыштың бұрылғанын байқайды, ол бұрылу бірінші жағдайда сызғыштың тартылысы, ал екінші жағдайда тебіліс болғандығын көрсетеді. Сондай-ақ аттас және әр аттас зарядталған, изоляциялаушы жіптерге ілінген, гильзалардың өзара әсерлерін демонстрациялауға болады.

Электрлену кезінде әр түрлі нәрселерге үйкегенде бір денеде таңбалары әр түрлі зарядтар пайда болуы мүмкін екндігін ескеру керек. Мысалы, эбонит теріге немесе жібекке үйкегенде (ысқылағанда) теріс электрленеді, ал резеңке мен қағазға үйкегенде оң электрленеді. Көбінесе мұны ескермей, әрқашан эбонитті электрлеу кезінде пайда болатын теріс заряд туралы сөз етеді. Бұл жағдайда тәжірибе кезінде көптеген шатасу мен сәтсіздік болуы мүмкін. Бұл жөнінде теріге, резеғкеге және жібекке үйкегенде (ысқылағанда) оң зарядталатын органикалық шынының қасиеттері өте тұрақты.

Әр атты эарядтарды нейтралдау (бейтараптау) бойынша жасалатын тәжірибені көрсеткен жөн. Мұны ең дұрысы эбониттен және органикалық шыныдан жасалған пластинкамен орындау. Үйкеліспен электрлеуден кейін пластинкалардың әрқайсысы гильзаларды немесе басқа жеңіл нәрселерді тартады, ал пластинкалар біріккеннен кейін бұл қасиет жойылады.

Әдетте электрлеу кезінде жеңіл денелердің: қағаз қиқымдарының, бузина шариктерінің таралуы мен тебілуін көрсетеді. Алайда, бұл кезде пайда болатын, электр күштері деген атау алған, күштер анағұрлым шомбал денелерді де қозғалысқа келтіре алады (23-3- сурет) .

Электрленген дененің тек қатты денелерді ғана емес, сондай-ақ сұйықтар мен газдарды тартуын демонстрациялап көрсеткен маңызды. Н. М. Шахмаев электрленген таяқшаның өзіне бормен немесе сүтпен боялған судың сыздықтап аққан ағынын тартуын, сондай-ақ ашық-қоңыр түсті азоттың NO қос тотығын тартуын көрсетуді ұсынады. Азоттың қос тотығының ағып шығуын, шүмегі бар кез келген ыдысқа салынған, мыс үгінділері мен азот қышқылының арасындағы реакция нәтижесінде көруге болады. Жақсы көрінуі үшін бірінші тәжірибені қара, ал екіншісін- ақ реңкте демонстрациялаған дұрыс.

Денелердің электрленуін және зарядтардың өзара әсерлерін оқып үйренген соң электроскоп жөніндегі немесе электр өрісі жөніндегі мәселені қарастыруға болады. Материалды баяндаудың бұл екі ретін де қолдануға болады, бірақ ең алдымен қалай да электроскоптың құрылысын қарастырып, сонан соң барып анағұрлым күрделірек мәселеге- электр өрісі жөніндегі ұғымға көшкен дұрыс.

Электроскоптың жұмыс принципін ең алдымен, демонстрациялық үстелден изоляцияланған стерженьге ілініп, екі қағаз жолақтармен пайдаланып демонстрациялайды.

Өткізгіштер мен диэлектриктер жөніндегі ұғымды тәжірибелерге сүйеніп енгізеді. Екі электрометр алып, олардың біреуін зарядтайды (23-5, А-сурет) . Электрометрлерді металл шыбықпен қосып, электр зарядының бір электрометрден екіншісіне берілетіндігіне көз жеткізеді (23-5, Б-сурет) . Осындай қасиеттері бар денелер өткізгіштер деп аталатыны айтылады. Электрометрлерді каучук таяқшалармен немесе басқа бір диэлектриктен жасалған таяқшамен қосып, бұл жағдайда зарядтың берілмейтініне көз жеткізеді. Бұл заттар изоляторлар деп аталады.

Өткізгіштер мен изоляторлар жөніндегі түсінікті бұл тұста бермей, электрондық түсініктер енгізілгеннен кейін оқулықтағы берілгендей, тақырып соңында беруге болады.

Электр өрісі жөніндегі ұғым. Материалды баяндауды электрленген денелердің қашықтықтан өзара әсер етуін демонстрациялаудан және электр өрісінің негізгі қасиеттерін айқындап беретін тәжірибелерден бастаған ең дұрыс болады.

Баяндаудың бірнеше варианты болуы мүмкін. Олардың ең қарапаййымы- оқулықта қабылданғаны, ол зарядталған таяқша мен гильзаның өзара әсерін көрсететін, бұрын көрсетілген тәжірибелердің мәнісін талдаудан тұрады. Денелер ауырлық (бүкіл әлемдік тартылыс) күшінің әсерімен осылайша өзара әсерлеседі.

Электрленген денелердің арасында, электр күштері деп аталатын, өзара әсер күштері пайда болатындығы оқушыларға айтылады. Гильза мен таяқшаның өзара әсерлесуі, олар бір-біріне жанаспай-ақ, яғни қашықтықтан болады. Зарядталған таяқша мен гильза вакуумда да өзара әсерлеспейтіндігі айтылады. Бұл жағдайда таяқшаның айналасында, зарядталған гильзаға әсер ететін, электр өрісі бар делінеді.

Электр өрісінде әсер ететін күштердің бағыты айналасында өрісі бар дененің зарядының таңбасына тәуелді, ал олардың мәні- қарастырылған нүкте мен зарядталған денеге дейінгі қашықтыққа тәуелді болатынын көрсету оңай.

Электр өрісі зарядталған денелердің айналасында ғана болатынын, яғни электр өрісі электр зарядымен байланысты, зарядсыз электр өрісі электр зарядымен байланысты, зарядсыз электр электр өрісі болмайтынын атап көрсетіп отыру керек.

Электр өрісі туралы ұғымды енгізудің екінші вариантты неғұрлым күрделірек тәжірибелер сериясын көрсетуді талап етеді.

Біріншіден, шарда зарядтан, оның айналасында түрліше қашықтықтарда зарядталған станиоль гильзалар орналастырады. Күштердің әсерін шарды қоршаған кеңістіктің бәрінен байқайды.

Екіншіден, күштердің әсері ара қашықтыққа тәуелді болатынына назар аударылады: зарядталған шардан қашықтаған сайын әсер әлсірейді (23-6-сурет) . Практикада тәжірибе жүзінде күштер 30-50 см қашықтықта байқалады, бірақ бұл- олар үлкен арақашықтықтарда әсер етпейді деген сөз емес. Оқушыларға сол күштерді байқау үшін біздің приборларымыздың сезімталдығы жеткіліксіз еккендігі айтылады.

Үшіншіден, зарядталған гильзаларды ауа насосы қалпағының астына қойып, ауаны сорып алады да электрленген денелердің вакуумда да өзара әсерлесетінін көрсетеді.

Осы тәжірибелерге сүйеніп, зарядталған денелер электр өрісімен қоршалатынын түсіндіреді.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.