ПИТАННЯ ДЛЯ ОБГОВОРЕННЯ
Як це можна зробити (досліди із поліетиленовим пакетом і повітряною кулькою без використання клею або скотчу)?
Це можна зробити шляхом електризації тіл через тертя. Якщо потерти повітряну кульку або поліетиленовий пакет об вовну, папір або власне волосся, вони набудуть електричного заряду і зможуть притягуватися до стіни чи стелі.
Чи пов’язані між собою явище, яке продемонстровано на заставці до параграфа, і явища, які спостерігаються в дослідах?
На мою думку, ці явища безпосередньо пов’язані, оскільки в обох випадках причиною є електризація. Волосся на заставці та предмети в дослідах набувають електричного заряду внаслідок тертя, що призводить до виникнення електромагнітної взаємодії.
А ЯК НАСПРАВДІ?
Чи реалістичні факти навела блогерка (про електростатичні «повітряні кульки» павуків)?
Я думаю, що факти про павуків є реалістичними, оскільки в природі справді існує явище, коли павуки використовують силу електростатичного відштовхування наелектризованих павутинок для польотів на великі відстані.
КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ
Назвіть одиницю електричного заряду.
Одиницею електричного заряду в Міжнародній системі одиниць (СІ) є кулон (Кл).
Які роди зарядів існують?
У природі існують два роди електричних зарядів — позитивні (+) і негативні (–).
Який рід заряду має ебонітова паличка, потерта об вовну? паличка зі скла, потерта об шовк?
Ебонітова паличка, потерта об вовну, набуває негативного заряду, а скляна паличка, потерта об шовк, набуває позитивного заряду.
Як взаємодіють тіла, що мають однойменні заряди? різнойменні заряди?
Тіла з однойменними зарядами відштовхуються, а тіла з різнойменними зарядами притягуються одне до одного.
З яких частинок складається атом?
Атом складається з позитивно заряджених протонів, негативно заряджених електронів та незаряджених частинок — нейтронів.
Яка частинка має найменший негативний заряд? найменший позитивний заряд?
Найменший негативний заряд має електрон, а найменший позитивний заряд має протон.
Як ви розумієте твердження, що електричний заряд є дискретним?
На мою думку, це твердження означає, що електричний заряд тіла не може змінюватися безперервно, а завжди складається з певної цілої кількості неподільних мінімальних порцій — елементарних зарядів.
У якому випадку електричний заряд системи тіл зберігається? Наведіть приклад.
Повний електричний заряд зберігається в електрично замкненій системі тіл, тобто у такій системі, в яку не проникають заряджені частинки ззовні і яка не втрачає власних заряджених частинок. Прикладом є електризація скляної палички через тертя об шовкову тканину: паличка набуває позитивного заряду, а шовк — такого самого за модулем негативного заряду, тому їхній загальний сумарний заряд залишається незмінним і дорівнює нулю.
ВПРАВА № 27
1. На рис. 1 зображено позитивно заряджене тіло й підвішені на нитках кульки 1 і 2, що мають заряди невідомих знаків. Визначте знаки зарядів кульок.
Спираючись на зображення, я бачу, що кулька 2 притягується до позитивно зарядженого тіла, отже, вона має негативний заряд. Кулька 1 відштовхується від тіла, що свідчить про наявність у неї однойменного позитивного заряду.
Відповідь: 1 — позитивний, 2 — негативний.
2. На рис. 2 зображено так звані паперові султанчики, які заряджено стрижнями з різних речовин. Визначте знаки зарядів султанчиків.
Згідно з трибоелектричним рядом, скляна паличка під час тертя набуває позитивного заряду, тому султанчик (блакитний), заряджений склом, має позитивний знак. Поліуретановий стрижень у результаті тертя заряджається негативно, відповідно, другий султанчик (рожевий) має негативний заряд.
3. Чи можна стверджувати, що завдяки електромагнітній взаємодії: а) волосся притягується до светра, коли ми його знімаємо; б) светр і волосся притягуються до Землі?
На мою думку, стверджувати це можна лише щодо пункту «а», оскільки притягання волосся до светра зумовлене дією електричних зарядів, що виникли під час тертя. Пункт «б» описує гравітаційну взаємодію, тому він не стосується електромагнітних явищ.
а) Так; б) ні.
4. На тонкій шовковій нитці висить заряджена паперова кулька. Як, маючи ебонітову паличку та клаптик вовняної тканини, визначити знак електричного заряду кульки?
Для визначення знаку заряду необхідно потерти ебонітову паличку об вовну, після чого вона набуде негативного заряду. Далі наелектризовану паличку слід піднести до паперової кульки: якщо вони почнуть відштовхуватися, то кулька має негативний заряд, а якщо притягуватимуться — позитивний.
5. Атом, який має 12 протонів, утратив 2 електрони. Скільки електронів залишилося в атомі?
Дано:
Np = 12 (кількість протонів)
Nlost = 2 (кількість утрачених електронів)
Знайти:
Ne — кількість електронів, що залишилася
Розв’язання:
У нейтральному атомі кількість електронів дорівнює кількості протонів, тобто спочатку в атомі було 12 електронів. Після того як атом утратив 2 електрони, їх залишилося: 12 − 2 = 10.
Відповідь: в атомі залишилося 10 електронів.
6. Скільки надлишкових електронів має бути передано тілу, щоб воно отримало заряд, який дорівнює –1 Кл?
Дано:
- $q = -1$ Кл
- $e = -1{,}6 \cdot 10^{-19}$ Кл
Знайти:
- N — ?
Розв’язання:
Загальний заряд тіла визначається за формулою q = N ⋅ e, де N — кількість надлишкових часток.
Звідси $N = \dfrac{q}{e}$.
$N = \dfrac{-1 \text{ Кл}}{-1,6 \cdot 10^{-19} \text{ Кл}} = 0,625 \cdot 10^{19} = 6,25 \cdot 10^{18}$.
Відповідь: тілу має бути передано $6,25 \cdot 10^{18}$ електронів.
7. Скориставшись додатковими джерелами інформації або власним досвідом, наведіть кілька цікавих прикладів взаємодії заряджених тіл.
На мою думку, одним із найпоширеніших прикладів є притягування пилу до екрана телевізора або монітора, які під час роботи набувають електричного заряду. Також я думаю, що цікавим прикладом є злипання одягу після сушіння в сушильній машині або іскріння та характерне потріскування, коли ми знімаємо синтетичний светр у сухому приміщенні. Окрім цього, наелектризована об волосся пластмасова лінійка може підіймати дрібні клаптики паперу або навіть відхиляти тонкий струмінь води з крана.
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ЗАВДАННЯ
Складіть план дослідження характеру взаємодії заряджених тіл.
Мій план дослідження виглядає так:
- Наелектризувати паперову та велику поліетиленову смужки шляхом тертя об пластмасову ручку.
- Піднести наелектризовану пластмасову ручку до підвішеної на нитці малої поліетиленової смужки та зафіксувати результат взаємодії (притягання чи відштовхування).
- Почергово підносити паперову та велику поліетиленову смужки до підвішеної на нитці малої поліетиленової смужки.
- Спостерігати, як взаємодіють між собою однойменно заряджені тіла (дві поліетиленові смужки) та різнойменно заряджені тіла (папір і поліетилен).
- Зробити висновок про те, що тіла з однаковими зарядами відштовхуються, а з протилежними — притягуються.