Temat

Elektryzowanie przez indukcję

Etap edukacyjny

Drugi

Podstawa programowa

VI. Elektryczność. Uczeń:

4) opisuje przemieszczenie ładunków w przewodnikach pod wpływem oddziaływania ze strony ładunku zewnętrznego (indukcja elektrostatyczna).

Czas

45 minut

Ogólny cel kształcenia

Zapoznanie uczniów ze zjawiskiem elektryzowania ciał przez indukcję elektrostatyczną.

Kształtowane kompetencje kluczowe

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.

Cele (szczegółowe) operacyjne

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.

Metody kształcenia

1. Pogadanka przedstawiająca nowe wiadomości.

2. Wykład konwersatoryjny.

Formy pracy

1. Współpraca uczniów z nauczycielem podczas zdobywania nowej wiedzy.

2. Praca indywidualna i grupowa.

Etapy lekcji

Wprowadzenie do lekcji

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?

Realizacja lekcji

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?

[Galeria 1]

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.

Podsumowanie lekcji

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 „-”.