Жүнге үйкелген янтарьда болатын заряд

Сабақтың қысқаша сипаттамасы

Сабақ түрі

Жаңа білімді меңгерту.

Сабақ әдістері

Топтық, жұптық және жеке жұмыс. Блум таксономиясы, сыни тұрғыдан ойлаудың кейбір элементтері (INSERT – «түртіп алу» стратегиясы).

Көрнекіліктер

Интерактивті қалам, слайдтар, сызба-нұсқалар, электронды оқулық, кластер.

Пәнаралық байланыс

Химия, биология.

Сабақтың құрылымы

I Ұйымдастыру бөлімі.
II Үй тапсырмасын тексеру.
III Қызығушылықты ояту.
IV «Миға шабуыл».
V Мағынаны тану: жаңа тақырыпты слайдтар арқылы түсіндіру.
VI Қысқаша тест.
VII Электронды оқулықпен жұмыс.
VIII Есептер шығару.
IX Үй тапсырмасы.

IV. «Миға шабуыл»: күнделікті өмірдегі электрлену

Тақырыпты ашу үшін оқушыларға таныс жағдайлар арқылы сұрақтар қойылады. Бұл мысалдар электрленудің (статикалық электрдің) күнделікті өмірде жиі байқалатынын көрсетеді.

Сұрақтар мен бақылаулар

Құрғақ шүберекпен айнаны сүрткенде не болады? Шыны беті тозаңды және ұсақ бөлшектерді өзіне тартады.
Синтетикалық киімді шешкенде нені байқайсыңдар? Шытырлаған дыбыс естіледі, ал қараңғы бөлмеде ұсақ жарқыл байқалуы мүмкін.
Мысықты сипағанда қандай құбылыс байқалады? Шытырлаған дыбыс естілуі мүмкін.
Құрғақ шашты тарағаннан кейін тараққа кішкентай қағаз қиындыларын жақындатсаңдар не болады? Қағаз қиындылары тараққа тартылады.

Тарихи кіріспе

Бұл құбылыстар өте ертеден белгілі. Біздің заманымызға дейінгі шамамен 600 жылдары ежелгі гректер янтарьдың (сары янтарь) ерекше қасиетін байқаған: янтарьды теріге немесе жүнге үйкегенде, ол жеңіл денелерді өзіне тартады.

V. Мағынаны тану: электрлену, заряд және олардың табиғаты

Негізгі ұғымдар

«Электрлену», «электр заряды», «электр тогы» сөздері таныс болғанымен, электр заряды деген не? деген сұраққа нақты, қарапайым анықтама беру оңай емес. Себебі масса мен заряд сияқты ұғымдар іргелі ұғымдарға жатады.

«Электрон» сөзінің шығуы

Янтарь — жер бетінде жүздеген мың жылдар бұрын өскен қылқан жапырақты ағаштардың тасқа айналған шайыры. Грек тілінде янтарь «электрон» деп аталады. Осы сөзден «электр» атауы шыққан.

Янтарь (немесе басқа дене) үйкелістен кейін ұсақ денелерді тарта бастаса, ол электрленген күй деп аталады. Электрлену кезінде пайда болатын әсерлер электр күштері деп аталады.

Тәжірибелік бақылаулар

Шыны таяқша + қағаз түйіршіктері: қалыпты күйде шыны бейтарап, қағазға жақындатқанда айқын өзгеріс болмайды. Ал шыныны қағазға үйкегеннен кейін, қағаз түйіршіктері таяқшаға тартылады.

Су ағыны: электрленген таяқшаны жіңішке су ағынына жақындатқанда су да тартылады. Демек, электр күші тек қатты денелерге ғана емес, сұйықтарға да әсер ете алады.

Үйкеліс арқылы электрлену

Электрлену көбіне әр түрлі тектегі екі дене жанасқанда, әсіресе үйкеліс кезінде байқалады. Бұл құбылыс үйкеліс арқылы электрлену деп аталады.

Маңыздысы: үйкеліс нәтижесінде екі дене де заряд алады. Денелерді бір рет қана тигізу жеткіліксіз; оларды қатты қысып, үйкеу керек — беттесу ауданы артады және өзара әсер күшейеді.

Статикалық электр және қауіпсіздік

Үйкеліс кезінде пайда болатын зарядтар статикалық электр деп аталады. Ол көбіне елеусіз: синтетикалық киімді шешкенде, кілем үстімен жүргенде байқалады. Дегенмен кей жағдайда қауіпті болуы мүмкін.

Ескерту: жанармай құю кезінде сұйықтың металл бетімен ағуы электрленуге әкелуі мүмкін. Арнайы қауіпсіздік шаралары қолданылмаса, ұшқын пайда болып, тұтану немесе жарылыс қаупі туындайды.

Зарядтың екі тегі

Электр зарядтарының түрлерін ажырату үшін Б. Франклин (1747) екі тегі бар екенін ұсынды: шыны таяқшаны жібекпен үйкегенде пайда болатын зарядты оң, ал эбонитті жүнге үйкегенде пайда болатын зарядты теріс деп атады.

Аттас зарядтар бірін-бірі тебеді.

Әр аттас зарядтар бірін-бірі тартады.

Зарядтың атомдық түсіндірмесі

Барлық денелер атомдар мен молекулалардан тұрады. Атом құрамында протон (оң заряд), электрон (теріс заряд) және нейтрон (зарядсыз) болады.

Әдетте атомдағы протондар саны электрондар санына тең, сондықтан атом бейтарап. Егер денеде электрондар артық болса — дене теріс зарядталады; электрондар кем болса — оң зарядталады.

Нүктелік заряд (анықтама)

Нүктелік заряд — өлшемі басқа денеге дейінгі арақашықтықпен салыстырғанда өте кіші болатын электрленген материалдық нүкте.

Кулон заңы

Қозғалмайтын екі нүктелік зарядтың өзара әрекеттесу заңын 1785 жылы француз ғалымы Ш. Кулон өте сезімтал айналмалы таразы арқылы дәлелдеді.

Тұжырым: вакуумдағы қозғалмайтын екі нүктелік зарядтың өзара әсер күші зарядтар модульдерінің көбейтіндісіне тура пропорционал және олардың арақашықтығының квадратына кері пропорционал. Күш зарядтарды қосатын түзу бойымен бағытталады.

Формула (вакуум)

F = k · |q₁q₂| / r²

Ортадағы әсер

Ортаға байланысты күш өзгереді: диэлектрлік өтімділігі жоғарылаған сайын әсер күші азаяды. Ауа үшін ε≈1, керосин үшін ε≈2, су үшін ε≈80, құрғақ қағаз үшін ε≈2,25.

Формула (ортада)

F = k · |q₁q₂| / (ε · r²)

Кулон заңы негізінде электр зарядының өлшем бірлігі енгізілген: 1 Кл = 1 А · 1 с. Кулон заңымен анықталатын әсер күші Кулон күші немесе электр күші деп аталады.

Зарядтың сақталу заңы

Жүйе қоршаған ортамен заряд алмаспаса, ол оқшауланған (тұйық) жүйе деп аталады. Мұндай жүйеде электрлену құбылыстары электр зарядының сақталу заңына бағынады.

Тұжырым: тұйықталған жүйеде зарядтардың алгебралық қосындысы тұрақты.

q₁ + q₂ + … + qₙ = const

Сондықтан бір дене оң заряд алса, екінші дене модулі тең, бірақ теріс заряд алады. Заряд «жоқтан пайда болмайды» және «жоғалып кетпейді», тек денелер арасында қайта бөлінеді.

Электрлену қатары (мысал)

Тәжірибелер нәтижесінде заттарды электрлену тегіне қарай белгілі бір қатарға орналастыруға болатыны анықталған: қатарда алдыңғы зат кейінгі затқа үйкелгенде оң зарядталып, кейінгісі теріс зарядталады.

қоян терісі шыны кварц жүн жібек мақта ағаш янтарь каучук

Электрленуді анықтайтын құралдар

Электроскоп

Электрленуді байқауға арналған ең қолайлы аспап — электроскоп. Оның металл өзекшесінің ұшына екі жеңіл жапырақша ілінеді.

Электрленген таяқшаны өзекшеге тигізгенде, жапырақшалар бірдей таңбалы заряд алып, бір-бірінен ажырайды. Ажырау бұрышы заряд мөлшеріне тәуелді: заряд көп болса, ажырау да үлкен болады.

Электрометр

Электроскоптың басқа түрі — электрометр. Мұнда жапырақшалардың орнына бағыттауыш қолданылады. Өзекшеге заряд берілгенде, оның бір бөлігі бағыттауышқа өтіп, бағыттауыш белгілі бұрышқа ауытқиды.

Зарядталған денеге қол тигізсе, ол разрядталады: заряд адам денесі арқылы таралады. Осындай разряд металл зат арқылы жанасқанда да болуы мүмкін.

Өткізгіштер және диэлектриктер

Электр заряды еркін қозғала алатын заттар өткізгіштер, ал заряд еркін қозғала алмайтын заттар диэлектриктер (оқшаулағыштар, изоляторлар) деп аталады. Оқшаулағыштар көбіне диэлектриктерден жасалады.

Жаттығулар мен есептер

Дәптермен жұмыс

Тақтадағы сызбаларды дәптерге түсіру.
Оқулықтан негізгі анықтамаларды жазу («Назар аудар, есіңде сақта»).
Жеке жұмыс тапсырмалары.

Есептер (Лукашик, 7–8 сынып)

№937

Жіңішке жібек жіпке бірдей екі шар ілінген. Бір шар зарядталған, екіншісі зарядталмаған. Қайсысы зарядталғанын анықтау үшін қыз бала саусағын әуелі бір шарға, содан кейін екіншісіне тигізеді. Осы тәсілмен шарлардың қайсысы зарядталғанын анықтай ала ма?

Жауабы: Иә. Зарядталған шар саусаққа тартылады.

№944

Жіпке ілінген кішкене тозағаш шарлары зарядталған. Шарлардың заряд таңбалары қандай?

№945

Металл шар зарядталған. Жібек жіпке ілінген массалары бірдей шарлардың зарядтарының таңбалары қандай?

№947

Жіпке ілінген кішкентай шарлардың зарядтарын анықтаңдар.

№959

Төмендегі материалдардың қайсысы өткізгіштерге, қайсысы диэлектриктерге жатады: күміс, қола, мыс корпусы, тұздың судағы ерітіндісі, көмір, шыны, болат, графит, пластмасса, құм, бетон, балауыз, алюминий, мыс, бензин, жібек, қант ерітіндісі, ауа, су.

Қысқаша тест

Тест сұрақтары

1) Үйкелген дененің басқа денені тарту құбылысы алғаш қай жерде белгілі болды?

A) Англия B) Греция C) Ресей
2) «Янтарь» грек тілінен аударғанда қандай мағына білдіреді?

A) Элементар B) Электрон C) Эбонит
3) Бір-бірімен жанасқанда денелердің электрлік әсерлесуі қалай аталады?

A) Денелердің электрленуі B) Денелердің әсерлесуі C) Денелердің беттесуі
4) Аттас зарядтар бірін-бірі:

A) тартады B) тебеді C) әсер етпейді
5) Электр зарядының неше тегі бар?

A) Екі (оң) B) Бір (теріс) C) Екі (оң және теріс)
6) Электр зарядының сақталу заңының тұжырымын жазыңдар.

Жауап орны: ______________________________________________
7) Денелердің электрленгендігін анықтайтын құрал:

A) Динамометр B) Калориметр C) Электроскоп
8) Электр заряды еркін қозғала алатын заттар қалай аталады?

A) Өткізгіштер B) Жартылай өткізгіштер C) Диэлектриктер
9) Электр заряды еркін қозғала алмайтын заттар қалай аталады?

A) Өткізгіштер B) Жартылай өткізгіштер C) Диэлектриктер
10) Жүнге үйкелген янтарьда пайда болатын заряд:

A) оң B) теріс C) оң және теріс

INSERT / рефлексия

Білемін

Осы тақырып бойынша бұрыннан білетін негізгі ұғымдар.

Жаңа білдім

Сабақ барысында алғаш рет түсінген деректер мен заңдар.

Білгім келеді

Әлі де тереңірек зерттегің келетін сұрақтар.

Бекіту сұрақтары

Электр заряды дегеніміз не?
Электроскоп қандай құрал және ол қалай жұмыс істейді?
Кулон заңы қалай өрнектеледі?
Электр зарядының сақталу заңы қалай тұжырымдалады?