Главная-Уход за волосами-Электрическое поле делимость электрического заряда электрон. План-конспект урока по физике (8 класс) на тему: Делимость электрического заряда. Электрон. Строение атомов

Электрическое поле делимость электрического заряда электрон. План-конспект урока по физике (8 класс) на тему: Делимость электрического заряда. Электрон. Строение атомов

Тема урока

Строение атома.


Цели урока:

Образовательные: ввести понятие электрона, как частицы с наименьшим электрическим зарядом, рассмотреть модели строения атома по Томсону и Резерфорду, дать представление о положительном и отрицательном ионах;

Развивающие: развивать способности учащихся анализировать, сравнивать, делать выводы;

Воспитательные: формирование идеи материальности мира, причинно-следственных связей между явлениями, воспитание интереса к предмету.


  • Организационный момент
  • Проверка знаний ранее изученного материала
  • Изучение нового материала
  • Закрепление изученного
  • Подведение итога урока
  • Домашнее задание

Определите, какое действие будет оказывать

наэлектризованная палочка на подвешенный

на нити шарик в каждом случае, изображенном

на рисунке


Пробковые шарики, подвешенные на нитях,

заряжены. Каковы знаки зарядов шаров?


Металлический шар заряжен. Какого знака заряды

у шариков одинаковой массы, подвешенных на непроводящей тонкой нити?




Сравните заряды капелек воды, пролетающих мимо заряженного шара


Отгадайте кроссворд


Тема урока

Делимость электрического заряда. Электрон.

Строение атома.


Абрам Федорович

Роберт Милликен

(1868 – 1924гг.)

Иоффе (1880 – 1960гг.)


Опыт Роберта Милликена

Устройство

для получения

ультрафиолетового

излучения

Маслёнка-распылитель

Микроскоп

Металлические пластины



При изменении заряда капельки масла

(пылинки цинка) всегда уходит (или

приходит) какая-то частица которая

заряд.


Электрон-


Электрический заряд

q - электрический заряд

1 Кл (кулон)

Шарль Огюстен


Электрон-

элементарная частица, имеющая наименьший отрицательный заряд

m э = 9, 1 · 10 - 31 кг

q э = -1,6 · 10 -19 Кл


Модель Томсона

Джозеф Джон

«пудинг»


Модель Резерфорда

Резерфорд

«Планетарная модель»


Строение ядра

протон

нейтрон

q p = 1,6 · 10 -19 Кл

не заряжен


Планетарная модель атома

Протоны р

Нейтроны n

Электроны е


Атом алюминия



Отрицательный ион – атом, присоединивший один или несколько лишних электронов

Положительный ион – атом, потерявший один или несколько электронов

Положительный ион атома гелия

Отрицательный ион атома гелия


Проверьте себя!

Заполните пропуски:

  • В центре атома находится ______
  • Вокруг ядра движутся ___________
  • Ядро атома состоит из ____________________
  • Ядро имеет _______________ заряд.
  • Электроны имеют ______________ заряд.
  • Протоны имеют _______________ заряд.

электроны

протонов и нейтронов

положительный

отрицательный

положительный


Проверьте себя!

Заполните пропуски:

  • Нейтроны
  • Атом, потерявший один или несколько электронов, называется ______________________

имеют ______________ заряд.

нейтральны

  • Атом, присоединивший один или несколько электронов, называется ______________________

имеет ______________ заряд.

нейтрален

положительным ионом

отрицательным ионом


Определите состав атома

и заполните таблицу

нейтроны

электроны


Домашнее задание

Предварительный просмотр:

Басыров Ильсур Минниахметович

учитель физики

МБОУ "Излучинская ОСШУИОП №1"

пгт. Излучинск, Нижневартовский район,

ХМАО-Югра, Тюменская область.

Урок физики в 8 классе на тему:

«Делимость электрического заряда. Электрон. Строение атомов»

Цель урока:

Образовательная: Убедить учащихся в делимости электрического заряда. Дать представление об электроне, как частице с наименьшим электрическим зарядом. Познакомить учеников со строением атома, планетарной моделью атома по Томсону и Резерфорду.

Развивающая: систематизировать и обобщить знания учащихся о понятии “электрический заряд”, “сила тяжести”;

развивать внимание и любознательность путём выполнения опытов при объяснении нового материала;

формировать умения объяснять окружающие явления, происходящие в природе.

Воспитательная: вырабатывать устойчивое внимание при объяснении нового теоретического материала; развивать правильную речь, используя физические термины; достичь высокой активности и организации класса.

Демонстрации:

  1. Делимость электрического заряда.
  2. Перенос заряда с заряженного электроскопа на незаряженный с помощью пробного шарика.
  3. Планетарная модель атома по Резерфорду(1С: репетитор по физике) .
  4. Таблица «Периодическая система химических элементов Менделеева».
  5. Урок сопровождается презентацией «Электрон. Строение электрического заряда.»

План урока:

  1. Организационный момент;
  2. Повторение изученного материала;
  3. Изучение нового материала;
  4. Закрепление изученного материала;
  5. Домашнее задание.

Ход урока:

  1. Организационный момент.

Здравствуйте ребята! Сегодня у вас урок физики буду вести я. Меня зовут Ильсур Минниахметович, я сегодня к вашим услугам. Думаю что мы с вами сработаемся! Меня не надо боятся и всех остальных тоже. В конце урока все по достоинству получат оценки. А как видно здесь только достойные собрались! Так что… Все давайте начнем работу.

  1. Повторение изученного материала.

Повторим материал, изученный на предыдущем уроке. Проведем краткую самостоятельную работу. Я вам раздам карточки, а вы в тетрадях для тестовых работ выполните следующие задания. У вас 3 минуты.

Вариант 1

  1. Как взаимодействуют между собой тела, имеющие разноименные заряды? Приведите примеры.
  2. Как взаимодействуют между собой две стеклянные палочки, натертые шелком?

Вариант 2

  1. Можно ли при электризации трением зарядить только одно из соприкасающихся тел? Ответ обоснуйте.
  2. Отрицательно заряженное тело притягивает подвешенный на нити шарик, а положительно заряженное тело - отталкивает. Можно ли утверждать, что шарик заряжен? Если да, то каков знак заряда?

III. Изучение нового материала.

План изложения нового материала:

  1. Делимость электрического заряда;
  2. Электрон;
  3. Модели атома, существовавшие до начала XIX в;
  4. Опыты Резерфорда;
  5. Ядерная модель атома Резерфорда.

На доске написать тему: Делимость электрического заряда. Электрон. Строение атома Презентация(Электрон. Строение электрического заряда.ppt)

  1. Делимость электрического заряда . Демонстрация опыта: Возьмем два электроскоп, один из которых зарядим эбонитовой палочкой потертой о шерсть, соединим проводником оба электроскопа.

Демонстрируя опыт по переносу заряда с заряженного электроскопа на незаряженный, вопрос классу:

Как вы думаете, можно ли электрический заряд делить бесконечно? (Выслушиваются предположения учащихся.)

Возникают вопросы: как долго можно дробить первоначальный заряд? Существует ли предел подобного деления? Школьные электрометры - не очень чувствительные приборы. Довольно скоро их заряд настолько уменьшится, что электрометр перестанет его фиксировать. Чтобы ответить на эти вопросы нужно проводить более сложные и точные опыты. Их провели два физика: российский ученый Абрам Федорович Иоффе и американский ученый Роберт Милликен.

Изучая действие электрического поля на мельчайшие заряженные пылинки цинка, которые можно было наблюдать только в микроскоп, установил очень важную закономерность: заряд пылинок изменялся только в целое число раз (в 2, 3, 4 и т. д.) от какого-то наименьшего его значения. Этот результат можно объяснить только так: к пылинке цинка присоединяется или от нее отделяется только наименьший заряд (или целое число таких зарядов).

Вопрос классу:

Так, могут ли тела или частицы иметь заряд в 1,5 раза больше или меньше наименьшего заряда?

  1. Электрон . Из этого опыта был сделан вывод о существовании в природе частицы, имеющей наименьший заряд, который более не делился. Эту частицу назвали электроном .

Электрон обладает массой и энергией. Масса электрона составляет 9,1 10 -31 кг. Заряд принято обозначать буквой q . За единицу электрического заряда принят один кулон (обозначается 1 Кл). Эта единица названа в честь французского физика Шарля Кулона открывший основной закон взаимодействия электрически заряженных тел.

Значение заряда электрона определил американский ученый Роберт Милликен. Он установил, что электрон имеет отрицательный заряд, равный 1,6* 10 -19 Кл.

Мы знаем, что все тела состоят из молекул, а молекулы из атомов. Значит, внутри атома находится электрон. Он ведь должен где - то находится! А если внутри атома находится электрон, то какой заряд будет иметь атом? Правильно отрицательный. Возможно ли такое??? А мы с вами установили, что имеется два рода заряда – отрицательный и положительный. И при этом одноименные заряды отталкиваются, а разноименные притягиваются. Так если атом будет иметь отрицательный заряд, то, что будет? Правильно, все атомы будут отталкиваться друг от друга! Такого молекулярного строения не было! А атом должен быть заряжен. Нет. Так что вы думаете, только один электрон там сидит в нутрии атома? Правильно, нет! Каждому действию есть противодействие. Отрицательному заряду есть противодействие положительный заряд. И чему должен быть равен положительный заряд, чтобы итого атом был нейтральным, т. е. не имел заряда? Правильно заряд положительной частицы должен быть равен +1,6*10 -19 Кл. А если так, то нас все устраивает! Правильно? А как интересно устроен атом?

  1. Модели атома, существовавшие до начала XIX в. В начале века в физике бытовали самые разные и часто фантастические представления о строении атома.

Например, ректор Мюнхенского университета Фердинанд Линдеман в 1905 г. утверждал, что «атом кислорода имеет форму кольца, а атом серы -форму лепешки».

Продолжала жить и теория «вихревого атома» лорда Кельвина, согласно которой атом устроен подобно кольцам дыма, выпускаемым изо рта опытного курильщика.

Но большинство физиков склонялись к мысли, что прав Дж. Дж. Томсон: атом - равномерно положительно заряженный шар диаметром 10 -8 см, внутри которого плавают отрицательные электроны, размеры которых 10 -11 см. Сам Томсон относился к своей модели без энтузиазма.

Джон Стоней еще в 1891. г. предполагал, что электроны движутся вокруг атома, подобно спутникам планет. Японский физик Хантаро Насаока в 1903 г. говорил, что атом представляет своего рода сложную астрономическую систему, подобно кольцу Сатурна.

Вопрос о строении атома изучали и русские физики: Петр Николаевич Лебедев и известный ученый-народник Николай Морозов.

Ни один из сторонников идеи планетарного атома не мог подтвердить опытом. Такой опыт в 1909 г. поставил Эрнест Резерфорд.

  1. Опыт Резерфорда . Английский физик Эрнест Резерфорд, исследуя
    излучение радиоактивных веществ, особое внимание уделил излучению,
    состоящему из положительно заряженных частиц, называемых
    альфа - частицами. Он установил, что каждая а- частица, попадая на экран из сернистого цинка, вызывает вспышку света. Испытав рассеяние в золотой
    фольге, а - частицы ударялись, затем в экран и регистрировались с помощью
    микроскопа.

Согласно предложенной Томсоном модели атома, а- частицы должны были бы свободно проходить сквозь атомы золота и только отдельные а- частицы могли слегка отклоняться в электрическом поле электрона. Поэтому следовало ожидать, что пучок а- частиц при прохождении через тонкую фольгу слегка расплывется на небольшие углы. Такое рассеивание на малые углы действительно наблюдалось, но совершенно неожиданно оказалось, что примерно одна а- частица из 20 000, падающих на золотую фольгу толщиной всего лишь 4 10 -5 см, возвращается назад в сторону источника.

Резерфорду понадобилось несколько лет, чтобы окончательно понять столь неожиданное рассеяние а- частиц на большие углы. Он пришел к выводу, что положительный заряд атома сосредоточен в очень малом объеме в центре атома, а не распределен по всему атому, как в модели Томсона.

  1. Ядерная модель атома Резерфорда . Резерфорд предложил ядерную («планетарную») модель атома:

Атомы любого элемента состоят из положительно заряженной части, получившей название ядра;

В состав ядра входят положительно заряженные элементарные частицы - протоны (позднее было установлено, что и нейтральные нейтроны )

Вокруг ядра вращаются электроны, образующие так называемую электронную оболочку.

IV Закрепление изученного (презентация):

  • Можно ли электрический заряд делить бесконечно? Имеет ли электрический заряд предел делимости?
  • Как назвали частицу с самым малым зарядом? Что вы знаете о заряде и массе электрона?
  • Какие частицы входят в состав ядра?
  • Как образуются положительные и отрицательные ионы?
  • Рассчитайте количество протонов, нейтронов и электронов в атоме натрия.
  • От атома гелия отделился один электрон. Как называется оставшаяся частица? Каков ее заряд?
  • Рассмотрение таблицы Менделеева. (Таблица Менделеева Периодическая система химических элементов Д.И.Менделеева.html)

V Домашнее задание

  1. §29,30 учебника; ответить на вопросы к параграфу.

2. Упражнение 11 № 1,2.

Материал для учителя

Роберт Эндрус Милликен (1868-1953 гг.)

Предложение заняться преподаванием физики в подготовительной школе Огайо застало Милликена врасплох. С одной стороны, дополнительный заработок казался совсем не лишним, а с другой - его знания в области физики были весьма скудными. Тем не менее, предложение было принято, и с 1891 по 1893 гг. Милликен преподавал физику, восполняя пробелы в своих знаниях по учебникам. Абердинский колледж присудил ему за этот курс степень магистра, а конспекты занятий, посланные руководством в Королевский колледж, принесли Милликену стипендию, благодаря чему Роберт смог продолжить образование.

Одно лето он провел в Чикагском университете у Альберта Майкельсо-на, тонкого знатока физического эксперимента. После этого Милликен окончательно решил стать физиком. После защиты диссертации на соискание ученой степени доктора философии по физике Милликен отправился в Европу. После поездки в Америку Роберт стал ассистентом Майкельсона и работал в Чикагском университете. Именно тогда он создал для средних школ и колледжей первые американские учебники физики.

Вскоре Милликена захватила интереснейшая, но необычайно трудная задача по определению заряда электрона, открытого в 1897 г. английским физиком Джозефом Джоном Томсоном (1856-1940), который сумел найти только отношение заряда этой частицы к ее массе.

Построив мощную батарею для создания сильного электрического поля, Милликен разработал метод «заряженной капли». Ему удалось «подвесить» между обмотками конденсатора несколько капель масла и удержать их в течение 45 с до полного испарения.

В 1909 г. Милликен установил, что заряд капли равен одной и той же величине е - заряду электрона. За свои заслуги Милликен был удостоен Нобелевской премии.

Абрам Федорович Иоффе (1880-1960)

Трудно представить какого-либо ученого, который сыграл бы в организации отечественной науки роль более значительную, чем академик Иоффе. Он создал школу, соизмеримую с теми, которые в разные годы были созданы Н. Борном и Э. Резерфордом. Им было воспитано несколько поколений российских физиков XX века, среди которых такие светила, как П. Капица, И. Семенов, И. Курчатов, А. Александров. Вполне обоснованно его называли в официальных публикациях «отцом советской физики».

Абрам Федорович родился 29 октября 1880 года в городе Ромны Полтавской губернии. В 1897 году, закончив Роменское реальное училище, он поступает в Санкт-Петербургский технологический институт. Получив диплом инженера-технолога, юноша решает продолжить образование и в 1901 г. отправляется для приобретения опыта в постановке экспериментов к В. Рентгену в г. Мюнхен. Лаборатория Рентгена поразила его. Эксперименты, которые он там проводит, успешны, а результаты настолько впечатляющи, что Абрам Иоффе задерживается в Мюнхене до 1908 года, хотя первоначально планировал стажироваться в течение одного года. Средства к существованию дает ему работа ассистента на кафедре физики.

По возвращении на родину Абрам Иоффе начинает свой трудовой путь старшим лаборантом в Санкт-Петербургском политехническом институте. В течение девяти лет защищает сначала магистерскую, а затем и докторскую диссертацию. В 1913-1915 гг. молодой исследователь избирается профессором физики, параллельно с преподавательской работой в политехническом, периодически читает лекции в Горном институте по физике. Одновременно он ведет научную работу.

Именно под его руководством создается знаменитый Физико-технологический институт.

Большая часть российских физиков XX века, оставившая след в этой науке, прямо или косвенно, ученики Иоффе или ученики его учеников. Благодаря своей необычайной общительности и открытости Абрам Федорович находился в приятельских отношениях со многими мировыми светилами. Так, например, англичанин Д. Чедвик, впоследствии Нобелевский лауреат, открыв в 1932 году нейтрон, телеграфировал об этом Иоффе.

О своих многочисленных встречах с зарубежными коллегами Абрам Федорович написал прекрасные воспоминания, которые, к сожалению, были опубликованы уже после смерти.

Скончался академик,Иоффе 14 октября 1960 года. Герой Социалистического труда, орденоносец, почетный член Академии наук и физических обществ многих стран мира, Абрам Иоффе, прежде всего, был Учителем с большой буквы.

Эрнест Резерфорд

Эрнест родился 30 августа 1871 г. вблизи г. Нелсон (Новая Зеландия) в семье переселенца из Шотландии. Эрнест был четвертым из 12 детей. Мать работала сельской учительницей. Отец организовал деревообрабатывающее предприятие. Под руководством отца мальчик получил хорошую подготовку для работы в мастерской, что впоследствии помогало ему при конструировании и постройке научной аппаратуры. Окончив школу в Хавелоке, где в это время жила семья, он получил стипендию для продолжения образования в колледже Нелсон, куда поступил в 1887 г. В колледже на него оказали большое влияние его учителя: преподаватели физики, химии и математики.

Его магистерская работа касалась обнаружения высокочастотных волн.

В 1891 г., будучи студентом 2-го курса, Эрнест выступил в кружке с докладом «Эволюция элементов». Название доклада удивило всех слушателей. Он заявил, что все атомы - сложные вещества и построены из одних и тех же составных частей. Большинство участников кружка посчитало доклад лишенным здравого смысла. Но через 12 лет молодой ученый уже имел первые неопровержимые экспериментальные доказательства.

В 1903 г. его избирают членом Лондонского Королевского общества, а в 1907 г. Эрнест возвращается в Англию и занимает должность профессора кафедры физики Манчестерского университета. В университете Резерфорд вместе с Гейгером развернул работы по подсчету А-частиц с помощью сцинтилляционного метода. В 1908 г. Резерфорд становится Нобелевским лауреатом за исследование радиоактивных элементов.

С 1925-1930 гг. Эрнест Резерфорд - президент Королевского общества, а в 1931 г. получил титул барона и стал лордом. Школа Резерфорда становится самой большой в Манчестере.

В 1937 г. 19 октября умер Эрнест Резерфорд. Его смерть стала огромной утратой для науки.

«С уходом из жизни Эрнеста закончился путь одного из величайших людей, работавших в науке. Безграничный энтузиазм и неутомимое дерзание Резерфорда вели его от открытия к открытию», говорил про Эрнеста Н. Бор.


Если вы походили в одежде из синтетической ткани, то очень вероятно, что вскоре вы ощутите не очень приятные последствия от такого занятия. Ваше тело наэлектризуется и, здороваясь с другом или дотрагиваясь до дверной ручки, вы ощутите острый укол тока.

Это не смертельно и не опасно, но не очень-то приятно. Каждый хотя бы раз в жизни сталкивался с подобным явлением. Но частенько мы узнаем, что наэлектризовались, уже по последствиям. Можно ли узнать, что тело наэлектризовано каким-нибудь более приятным способом, чем укол тока? Можно.

Для чего нужны электроскоп и электрометр?

Самый простой прибор для определения наэлектризованности – электроскоп. Принцип действия его очень прост. Если дотронуться до электроскопа телом, обладающим каким-либо зарядом, то этот заряд передастся металлическому стержню с лепестками внутри электроскопа. Лепестки приобретут заряд одного знака и разойдутся, отталкиваемые одноименным зарядом друг от друга. По шкале можно будет увидеть размер заряда в кулонах. Есть еще разновидность электроскопа – электрометр. Вместо лепестков на металлическом стержне в нем укреплена стрелка. Но принцип действия тот же – стержень и стрелка заряжаются и отталкиваются друг от друга. Величина отклонения стрелки показывает на шкале уровень заряда.

Деление электрического заряда

Возникает вопрос – если заряд может быть разным, значит, существует какая-то величина наименьшего заряда, который нельзя разделить? Ведь можно же уменьшать заряд. Например, соединив заряженный и незаряженный электроскопы проволокой, мы разделим заряд поровну, что и увидим на обоих шкалах. Разрядив один электроскоп рукой, вновь разделим заряд. И так до тех пор, пока величина заряда не станет меньше минимального деления шкалы электроскопа. Применив приборы для более тонкого измерения, удалось установить, что деление электрического заряда не бесконечно. Величину наименьшего заряда обозначают буквой е и называют элементарным зарядом. e=0,00000000000000000016 Кл=1,6*(10)^(-19) Кл (Кулона). Эта величина в миллиарды раз меньше величины заряда, который мы получаем, наэлектризовав волосы расческой.

Сущность электрического поля

Еще один вопрос, который возникает при изучении явления электризации, заключается в следующем. Чтобы передать заряд, нам надо прикоснуться непосредственно наэлектризованным телом к другому телу, но чтобы заряд подействовал на другое тело, непосредственный контакт не нужен. Так, наэлектризованная стеклянная палочка притягивает к себе кусочки бумаги на расстоянии, не дотрагиваясь до них. Может, это притяжение передается по воздуху? Но опыты показывают, что в безвоздушном пространстве эффект притяжения остается. Что же это тогда?

Это явление объясняют существованием вокруг заряженных тел определенного вида материи – электрического поля. Электрическому полю в курсе физики 8 класса дают следующее определение: электрическое поле – это особый вид материи, отличающейся от вещества, существующий вокруг каждого электрического заряда и способный действовать на другие заряды. Честно говоря, до сих пор нет однозначного ответа, что это такое, и каковы его причины. Все, что мы знаем об электрическом поле и его воздействии, установлено опытным путем. Но наука движется вперед, и хочется верить, что и данный вопрос когда-нибудь разрешится до полной ясности. Тем более, что хотя мы и не до конца понимаем природу существования электрического поля, тем не менее, мы уже довольно неплохо научились использовать это явление на благо человечества.

На данном уроке мы рассмотрим вопросы, связанные с делимостью электрического заряда. То есть рассмотрим, до какой же степени можно разделить электрический заряд. Также мы познакомимся с наименьшим носителем электрического заряда, который известен на сегодняшний день - с электроном. Мы рассмотрим планетарную модель строения атома, предложенную Резерфордом, а также поймём природу возникновения зарядов у различных тел и веществ.

Тема: Электрические явления

Урок: Делимость электрического заряда. Строение атома

Данный урок посвящён делимости электрического заряда. Нам предстоит ответить на вопрос, существует ли минимальный электрический заряд, а также познакомиться со строением атома.

На предыдущих уроках мы выяснили существование электрических зарядов, а также принципы их взаимодействия.

И вот теперь мы подошли к вопросу, что же такое электрический заряд. Ответ был найден учеными далеко не сразу. Существовало множество теорий. И только в конце XIX века физики пришли к окончательному ответу на этот важнейший с точки зрения науки вопрос.

До этого предполагали, что тела заряжаются из-за движения специальной заряженной жидкости: якобы, когда она покидает тело, то оно заряжается отрицательно, а когда попадает в него, то наоборот. По другой теории, внутри тела находилось всегда сразу две жидкости. Если одна из них вытекала, то другая оказывалась в избытке, что и приводило к появлению электрического заряда.

Чтобы разобраться с электрическим зарядом, нам необходимо дать ответ на следующий вопрос: до какой степени можно делить электрический заряд? Чтобы понять суть этого вопроса, рассмотрим следующий эксперимент.

Возьмём два незаряженных электрометра.

Также возьмём стеклянную палочку и потрём её о бумагу. Как мы уже знаем из предыдущих уроков, палочка приобретёт заряд.

Сообщим теперь с помощью наэлектризованной палочки заряд одному из электрометров.

Теперь возьмём металлический стержень (на изолированной ручке) и соединим с помощью него шары обоих электрометров. Как мы уже знаем, в результате заряд разделится между электрометрами.

Снимем заряд со второго электрометра (опять же, мы уже знаем, как это делается: достаточно просто прикоснуться к шару электрометра пальцем).

Повторим эксперимент. Ситуация повторится с той лишь разницей, что заряд на первом электрометре уменьшился приблизительно в 2 раза (он перешёл на второй электрометр, откуда мы его «забрали»).

И снова снимем заряд со второго электрометра. И снова заряд на первом электрометре уменьшился практически в 2 раза.

Возникает вопрос, до каких пор мы можем повторять указанные действия? Электрометры не позволяют нам ответить на этот вопрос, так как являются достаточно неточными приборами с большой погрешностью в измерениях.

Как же поступили физики в этой ситуации?

Ответ на поставленный вопрос практически одновременно и независимо друг от друга дали два учёных - американский физик Р. Э. Милликен (Рис. 1) и русский физик А. Ф. Иоффе (Рис. 2), поэтому их опыты так и называются: опыты Иоффе-Милликена.

Рис. 1. Р. Э. Милликен ()

Рис. 2. А. Ф. Иоффе ()

Иоффе и Милликен независимо друг от друга с помощью определённых приборов сумели определить заряд электрона - мельчайшей частицы, до которой можно делить электрический заряд.

Милликену, в частности, удалось определить и массу этой элементарной частицы.

В конце XIX века благодаря исследованию ядерных превращений удалось открыть частицу - электрон . Такое название она получила вследствие того, что обладает минимальным электрическим зарядом.

В результате опытов Иоффе-Милликена стало известно, что масса электрона равна , а его заряд (который условились считать отрицательным) равен

. Обозначается это так:

;

Это характеристики самой маленькой частицы, обладающей электрическим зарядом. До более мелких значений электрический заряд разделить не удалось. Поэтому заряд электрона - минимальный электрический заряд. Все остальные заряды кратны заряду электрона (то есть делятся на него без остатка). Это означает, что, к примеру, заряд не может быть равен .

В качестве обозначения единицы заряда мы указали «Кл» - Кулон . Названа эта единица измерения в честь французского учёного Шарля Кулона (Рис. 3), который вывел закон о взаимодействии электрических зарядов. Кулон показал, что чем больше расстояние между зарядами, тем меньше сила их взаимодействия, а чем больше по модулю величины зарядов, тем эта сила больше.

Рис. 3. Шарль Кулон ()

Отметим немаловажный факт: и заряд, и масса электрона крайне малые величины (сравнительно, конечно же).

Важно также помнить, что электрический заряд не существует отдельно от вещества. Если нет частицы - нет и заряда. Обратная ситуация возможна: частица может быть незаряженной, то есть существовать без заряда, а вот заряд без частицы - никогда.

Следующий шаг в изучении электрических зарядов состоял в том, чтобы понять, как расположены электрические заряды внутри вещества. Мы знаем, что все тела состоят из атомов и молекул. Из этого можно сделать вывод, что электрон каким-то образом связан с атомом.

Существовало много теорий о том, что же такое атом. Одни учёные считали, что он напоминает булку с изюмом ()Рис. 4.

Рис. 4. Модель атома Томсона () ()

То есть, положительный заряд - это сама булка, а изюм - это электроны. Поэтому атом заряда не имеет (как и должно быть, ведь если вещество не наэлектризовано, то оно заряда не имеет).

Другие учёные считали, что атом напоминает орех: есть скорлупа, внутри которой находятся положительные и отрицательные заряженные частицы (Рис. 5).

Рис. 5. Иллюстрация к модели атома в виде ореха ()

Вообще, существовало множество теорий, каждая из которых объясняла те или иные известные на тот момент свойства атома.

Наконец, английский учёный Эрнест Резерфорд (Рис. 6) провёл опыт, который позволил установить, как же всё-таки устроен атом.

Рис. 6. Э. Резерфорд ()

С помощью уже открытых тогда свойств радиоактивности ему удалось определить, что атом - некое подобие планетарной системы. Как мы знаем, в центре Солнечной системы находится Солнце, вокруг которого по орбитам вращаются планеты. Такую же модель Резерфорд предложил для атома (Рис. 7).

В центре атома расположено массивное, положительно заряженное ядро, а вокруг ядра по своим орбитам движутся электроны. При этом скорость движения электронов очень большая.

В целом, из опытов следовало, что атом электронейтрален, а всё изменение заряда тела обеспечивается движением электронов. То есть если в наших опытах тела приобретали заряд, то это связано не с положительно заряженным ядром, а с движением отрицательно заряженных электронов. Если электроны от тела «уходят», то тело заряжается положительно (так как «ушли» отрицательно), а если, наоборот, электроны к телу «приходят», то тело заряжается отрицательно.

Рис. 7. Модель атома Резерфорда ()

Рассмотрим схему строения атома, которую предложил Резерфорд, более подробно на примере атомов гелия и водорода.

1. Схема строения атома гелия

Атом гелия состоит из ядра, в котором находятся 2 положительно заряженные частицы (протоны) и 2 нейтрально заряженные частицы (нейтроны) , заряд нейтронов равен 0 (Рис. 8). Вокруг атома движутся по своим орбитам 2 электрона.

В целом заряд атома равен 0.

Если мы от этого атома один из электронов удалим, то атом станет положительно заряженным ионом . Если же наоборот - добавить электрон, то получим отрицательно заряженный ион .

Рис. 8. Атом гелия ()

2. Схема строения атома водорода

Водород - самый простой по своему строению элемент. Ядро состоит всего из одного протона, а вокруг ядра вращается один электрон. Атом водорода также в целом электронейтрален (Рис. 9).

Рис. 9. Атом водорода ()

Говоря, что тело (вещество) не имеет заряда, мы не имеем в виду, что внутри тела (вещества) нет электронов. Они есть, но их заряд компенсируется положительно заряженными частицами. Если тело приобретает заряд, то это означает, что к телу «пришли» или «ушли» электроны.

Об опытах Резерфорда мы будем более подробно говорить в старшей школе. Сам Резерфорд считал, что эксперименты должны быть простыми, чёткими и понятными каждому.

Однако объяснить строение атома достаточно сложно. В частности, нам предстоит ответить на непростой вопрос: почему отрицательно заряженные электроны не притягиваются к положительно заряженным протонам ядра и не падают на ядро.

На следующем уроке мы познакомимся с объяснением некоторых электрических явлений.

Список литературы

  1. Генденштейн Л. Э, Кайдалов А. Б., Кожевников В. Б. Физика 8 / Под ред. Орлова В. А., Ройзена И. И. - М.: Мнемозина.
  2. Перышкин А. В. Физика 8. - М.: Дрофа, 2010.
  3. Фадеева А. А., Засов А. В., Киселев Д. Ф. Физика 8. - М.: Просвещение.
  1. Фестиваль педагогических идей «Открытый урок» ().
  2. Уроки ().

Домашнее задание

  1. П. 29-30, вопросы 1-4 - стр. 68, вопросы 1-5 - стр. 69, упр. 11. Перышкин А. В. Физика 8. - М.: Дрофа, 2010.
  2. В ядре атома натрия 11 протонов. Сколько электронов обращается вокруг ядра? Во что превратится атом натрия, если он потеряет один электрон?
  3. Что имеет большую массу: атом лития или положительный ион лития? Атом хлора или отрицательный ион хлора?
  4. Во что превратится атом натрия, если «убрать» из его ядра один протон, не изменяя количества электронов?

Согласно учению Фарадея и Максвелла в пространстве, где находится электрический заряд, существует электрическое поле. Майкл Фарадей английский физик и химик (22 сентября августа 1867) Джеймс Клерк Максвелл известный английский физик (13 июня ноября 1879)


Наэлектризованные тела взаимодействуют друг с другом на расстоянии – притягиваются и отталкиваются как в пространстве, где имеется воздух, так и вакууме. В пространстве вокруг электрического заряда существует электрическое поле. Электрическое поле можно изобразить графически с помощью силовых линий электрического поля, которые имеют направление.


Сила, с которой электрическое поле действует на внесенный в него электрический заряд, называется электрической силой Вблизи заряженных тел действие поля сильнее, а при удалении от них поле ослабевает.


Пусть левый электроскоп заряжен, а правый – нет. Соединим электроскопы проволокой. Мы увидим, что заряд поровну распределится между приборами. Убрав проволоку и коснувшись правого электроскопа рукой, мы заставим его заряд перейти внутрь нашего тела. После этого опять соединим электроскопы проволокой. Так можно поступать сотни раз: заряд будет делиться на все более мелкие части. Однако американский физик Р.Милликен и советский физик А.Ф. Иоффе опытами установили, что заряд любого тела можно делить не бесконечно.


Q –электрический заряд (Кл) КУЛОН Шарль Огюстен (14 июня августа1806) Французский физик и инженер.

Похожие публикации: