What is an insulator? The insulator is a body in which electrons orbiting the nucleus are strongly bound to the nucleus and absolutely cannot move throughout the whole volume of the body. In certain situations, they can move slightly inside an atom.
[Illustration 2]
[Interactive graphics 1]
ChargingchargingCharging is the process of accumulation of an excess of chargechargecharge of the same sign in a given body. Charging by inductioninductioninduction of a conductor is based on the displacement of free electrons inside it. Charging by induction of an insulator causes its polarizationpolarizationpolarization (displacement of charges inside atoms - dipoles).
Consider the situation.
We bring a charged ebonite rod (-) close to a not charged electroscope (without touching), and then the same with a glass rod (+).
[Interactive graphics 2]
Bringing a charged body (regardless of its sign) to a not charged electroscope causes the moving of electrons in the electroscope, as a consequence the positive/negative charge accumulating on the electroscope ball and opposite charge on the electroscope leaves, and as the cosequence it causes the leaves to rise. After moving the charged body away, the leaves close.
Under the influence of a charged body free electrons in the conductor move.
1. During the interaction with a positively charged body, electrons „come close” to it. 2. When brought near to a negatively charged body, free electrons in the conductor move to be as far as possible.
In the first case, the separation of chargechargecharge occurs - deficiency of electrons on the leaves (+). In the second case, excess of electrons on the leaves (-).
As a result of the presence of like charges, the leaves rise.
Experiment 1
Research hypothesis:
The leaves of the electroscope can be charged temporarily.
Using charged ebonite rod and charged glass rod, perform the experiment described above and then answer the questions.
1. Is chargingchargingcharging of the electroscope leaves permanent? 2. What are the differences when charging the leaves of the electroscope by inductioninductioninduction (influence) with ebonite rods and glass rods? 3. Suggest how the leaves of the electroscope can be charged permanently.
Is it possible to permanently chargechargecharge the electroscope without touching it with a charged body?
[Gallery 1]
1. Bring the charged rod nearer to the electroscope, so that its leaves will rise. 2. Touch the electroscope with your finger (not the rod). Our finger acts like grounding. Electrons pushed to the leaves are „looking for” a further way to get away from the negative rod as far as possible and are leaving the electroscope through our finger. The leaves will close. 3. We remove the finger from the electroscope - the situation does not change. 4. When we take the charged rod away, which we kept all the time close to the electroscope, then the leaves will rise again. This is because the electrons „escaped” through our finger when they were repelled by the rod.
Conclusion:
There is deficiency of electrons in the electroscope. The electroscope was positively permanently charged, positively.
Experiment 2
Research hypothesis:
The leaves of the electroscope can be permanently charged.
Elektryzowanie przez indukcję, czyli wpływ innego, znajdującego się w pobliżu ciała naładowanego, polega na przemieszczeniu się elektronów swobodnych wewnątrz metalu lub polaryzację atomów izolatora (powstają dipole elektryczne). W efekcie ciało jako całość nadal jest elektrycznie obojętne, ale jedną stronę ma naładowaną „+” a drugą „-”.
m5707f34c88c851c4_1527752256679_0
Przewodnikiem jest każde ciało, w którym elektrony krążące wokół jądra atomowego są słabo związane z jadrem atomowym. Elektrony znajdujące się na najdalszych orbitach mogą się praktycznie przemieszczać swobodnie w całej objętości rozpatrywanego ciała.
m5707f34c88c851c4_1528449000663_0
Elektryzowanie przez indukcję
m5707f34c88c851c4_1528449084556_0
Drugi
m5707f34c88c851c4_1528449076687_0
VI. Elektryczność. Uczeń:
4) opisuje przemieszczenie ładunków w przewodnikach pod wpływem oddziaływania ze strony ładunku zewnętrznego (indukcja elektrostatyczna).
m5707f34c88c851c4_1528449068082_0
45 minut
m5707f34c88c851c4_1528449523725_0
Zapoznanie uczniów ze zjawiskiem elektryzowania ciał przez indukcję elektrostatyczną.
m5707f34c88c851c4_1528449552113_0
1. Wyjaśnienie różnic w budowie przewodnika i izolatora.
2. Opisywanie oddziaływania między ciałami zachodzącego pod wpływem naelektryzowanego ciała zewnętrznego.
3. Wyjaśnienie różnic w zachowaniu się ładunków w przewodniku i w izolatorze pod wpływem oddziaływania naelektryzowanego ciała zewnętrznego.
m5707f34c88c851c4_1528450430307_0
Uczeń:
- opisuje oddziaływania między ciałami zachodzące pod wpływem niezrównoważonego ładunku,
- wyjaśnia różnicę w zachowaniu się ładunków w przewodniku i w izolatorze pod wpływem oddziaływania ze strony ładunku zewnętrznego.
m5707f34c88c851c4_1528449534267_0
1. Pogadanka przedstawiająca nowe wiadomości.
2. Wykład konwersatoryjny.
m5707f34c88c851c4_1528449514617_0
1. Współpraca uczniów z nauczycielem podczas zdobywania nowej wiedzy.
2. Praca indywidualna i grupowa.
m5707f34c88c851c4_1528450127855_0
Odpowiedz na pytania wprowadzające do lekcji:
1. Przedstaw w skrócie budowę atomu.
2. Co to są elektrony i gdzie się one znajdują?
3. Czy liczba elektronów jest taka sama w przypadku atomów dowolnego pierwiastka chemicznego?
m5707f34c88c851c4_1528446435040_0
Co to jest przewodnik? Przewodnikiem jest każde ciało, w którym elektrony krążące wokół jądra atomowego są słabo związane z jadrem atomowym. Elektrony znajdujące się na najdalszych orbitach mogą się praktycznie przemieszczać swobodnie w całej objętości rozpatrywanego ciała.
[Ilustracja 1]
Co to jest izolator? Izolatorem nazywamy każde ciało w którym elektrony krążące wokół jądra atomowego są bardzo mocno powiązane z tym jądrem i absolutnie nie mogą przemieszczać się w całej objętości ciała. W określonych sytuacjach mogą przemieścić się nieznacznie we wnątrz atomu.
[Ilustracja 2]
[Grafika interaktywna 1]
Elektryzowanie to gromadzenie w danym ciele nadmiaru ładunków jednego znaku. Elektryzowanie przez indukcję przewodnika polega na przemieszczeniu się w jego wnętrzu elektronów swobodnych. Elektryzowanie przez indukcję izolatora powoduje jego polaryzację (rozsunięcie ładunków wewnątrz atomów – dipole).
Rozważmy sytuację.
Do nie naelektryzowanego elektroskopu zbliżamy naelektryzowaną laskę ebonitową (-) (bez dotykania), a następnie laskę szklaną (+).
[Grafika interaktywna 2]
Zbliżanie ciała naelektryzowanego (bez względu na jego znak) do nie naelektryzowanego elektroskopu powoduje przemieszczenie się elektronów w elektroskopie, w konsekwencji zgromadzenie się ładunku dodatniego/ujemnego na kulce elektroskopu i przeciwnego na listkach elektroskopu, a co za tym idzie odchylanie się jego listków. Po oddaleniu ciał naelektryzowanych listki elektroskopu opadają.
Pod wpływem oddziaływania ciała naelektryzowanego elektrony swobodne przewodnika przemieszczają się.
1. Podczas oddziaływania ciała naelektryzowanego dodatnio elektrony zbliżają się do niego. 2. Podczas zbliżania ciała naelektryzowanego ujemnie elektrony swobodne przewodnika przemieszczają się, aby być jak najdalej.
W 1 przypadku następuje rozdział ładunków – niedobór elektronów na listkach (+). W 2 przypadku nadmiar elektronów na listkach (-).
Na skutek występowania ładunków jednoimiennych listki rozchylają się.
Doświadczenie 1
Hipoteza badawcza:
Można nietrwale naelektryzować listki elektroskopu.
Używając naelektryzowanej laski ebonitowej i naelektryzowanej laski szklanej wykonaj opisywane powyżej doświadczenie a następnie odpowiedz na pytania.
1. Czy naelektryzowanie listków elektroskopu jest trwałe? 2. Jakie różnice występują podczas elektryzowania listków elektroskopu przez indukcję (wpływ) laską ebonitową oraz laską szklaną? 3. Zaproponuj w jaki sposób można naelektryzować trwale listki elektroskopu.
Czy można trwale naelektryzować elektroskop, nie dotykając go ciałem naelektryzowanym?
[Ilustracja 3]
1. Zbliżmy naelektryzowaną laskę do elektroskopu, tak by jego listki się odchyliły. 2. Dotykamy palcem (nie laską) elektroskopu. Nasz palec działa jak uziemienie. Elektrony odepchnięte na listki „szukają” dalszej drogi, by jak najdalej uciec od ujemnej laski i przez nasz palec opuszczą elektroskop. Listki z powrotem opadną. 3. Odsuwamy palec z elektroskopu - sytuacja nie zmienia się. 4. Zabieramy naelektryzowaną laskę, którą cały czas trzymaliśmy blisko elektroskopu, wówczas listki ponownie się odchylą. Dzieje się tak dlatego, że elektrony „uciekły” przez nasz palec gdyż były odpychane, przez laskę.
Wniosek:
W elektroskopie jest niedobór elektronów. Elektroskop został naładowany trwale, dodatnio.
Doświadczenie 2
Hipoteza badawcza:
Można trwale naelektryzować listki elektroskopu.
Wykonaj doświadczenie opisane powyżej.
m5707f34c88c851c4_1528450119332_0
Elektryzowanie przez indukcję, czyli wpływ innego, znajdującego się w pobliżu ciała naładowanego, polega na przemieszczeniu się elektronów swobodnych wewnątrz metalu lub polaryzację atomów izolatora (powstają dipole elektryczne). W efekcie ciało jako całość nadal jest elektrycznie obojętne, ale jedną stronę ma naładowaną „+” a drugą „-”.