Физика. 8 класс. Кабардин О.Ф.

Учебник предназначен для учащихся 8 класса основной школы.
Материал учебника предполагает изучение всех тем курса физики на уровне ознакомления с физическими явлениями, формирования основных физических понятий, определения физических величин, приобретения умения измерять физические величины, применения полученных знаний на практике. Материал учебника распределён по рубрикам в соответствии с видами учебной деятельности («Экспериментальное задание», «Прочитайте», «Найдите», «Дискуссия», «Темы сообщений» и др.). В нём содержатся тестовые задания для эффективной подготовки к итоговой аттестации.

Физика. 8 класс. Кабардин О.Ф.

 

Описание учебника

Электрический заряд. Взаимодействие зарядов
Электризация тел. Выполним простой опыт с надутыми воздухом резиновыми шарами на нитях. Опыт показывает, что нити подвеса расположены вертикально, между ними не действуют силы притяжения и отталкивания (рис. 1.1). Не действуют эти силы и между шаром и человеком (рис. 1.2).
Возьмём один шар и проведём им несколько раз по поверхности одежды (рис. 1.3), затем то же самое сделаем с другим шаром. Опыт показывает, что после этого шары будут отталкиваться друг от друга (рис. 1.4), следовательно, между ними действует сила отталкивания. А между шаром и одеждой, с которой соприкасался шар, действует сила притяжения (рис. 1.5).
С таким явлением вы, конечно, знакомы, так как оно часто происходит в нашей жизни при снятии одежды. Это явление называется электризацией тел.
Но название ничего не объясняет. Чтобы лучше понять особенности электризации тел, обсудим результаты экспериментов. Притяжение между резиновым шаром и одеждой возникло в результате соприкосновения тел и небольшого их взаимного перемещения, трения одного тела по поверхности другого. Как вы думаете, произойдёт ли электризация двух резиновых шаров, если их потереть друг о друга?
Опыт с двумя шарами показывает, что после их соприкосновения и взаимного перемещения сила притяжения между ними не обнаруживается, электризация тел не происходит.
То же самое наблюдается и при соприкосновении любых других тел из одинакового вещества. Отсюда можно сделать вывод, что электризация происходит только при соприкосновении тел из разных веществ.
Два вида электрических зарядов. Опыт показывает, что два одинаково наэлектризованных резиновых шара отталкиваются друг от друга (см. рис. 1.4), а между шаром и одеждой действует сила притяжения (см. рис. 1.5). Из этих опытов следует сделать вывод, что при соприкосновении два тела электризуются по-разному.
Явление электризации тел объясняется существованием в природе электрических зарядов. Электрические заряды бывают двух типов — положительные и отрицательные. Положительными называют электрические заряды, возникающие при электризации поверхности стекла.
Заряды одинакового знака отталкиваются друг от друга, заряды разного знака притягиваются друг к другу (рис. 1.6). Если в теле имеется одинаковое число отрицательных и положительных зарядов, их действие взаимно нейтрализуется, тело нейтрально.
Явление возникновения разноимённых электрических зарядов при соприкосновении тел из разных веществ называется электризацией тел.
Строение атомов и явление электризации. Какова связь электрических зарядов с атомами вещества, стало понятно после открытия строения атома и изучения свойств частиц, из которых состоят атомы.
Электрические и магнитные явления
Атом любого вещества состоит из атомного ядра и движущихся вокруг него частиц — электронов. Атомное ядро и электроны обладают разноимёнными электрическими зарядами. Электрический заряд, которым обладает электрон, называют отрицательным (рис. 1.7), заряд атомного ядра называют положительным. Суммарный электрический заряд ядра и электронов равен нулю, атом в целом нейтрален.
Силы притяжения электронов к положительно заряженным ядрам атомов у разных химических элементов различны. Поэтому при соприкосновении тел из разных веществ часть электронов от атомов, которые слабо удерживают электроны, может переходить к атомам, у которых атомные ядра притягивают электроны сильнее. Тело, потерявшее часть электронов, имеет положительный электрический заряд, а тело, получившее избыток электронов, имеет отрицательный электрический заряд.
Атом, потерявший один или несколько электронов, обладает положительным электрическим зарядом и называется положительным ионом. Атом, присоединивший к себе один или несколько лишних электронов, обладает отрицательным электрическим зарядом и называется отрицательным ионом.
Электрический заряд является свойством частицы, сходным с массой. Но масса любых тел одинакова по своим свойствам, а электрические заряды бывают двух типов — положительные и отрицательные. Силы гравитационного взаимодействия между любыми частицами являются силами притяжения. При взаимодействии электрических зарядов между зарядами разного знака действует сила притяжения, а между зарядами одинакового знака — сила отталкивания.
Электрические и магнитные явления
Вопросы
1. Как объясняется принцип действия электрической машины Герике?
2. Зачем экспериментатор в опытах с электрической машиной становился на скамейку со стеклянными ножками?
3. Как объясняется возникновение искры в опыте Франклина с воздушным змеем?
4. Каков принцип действия громоотвода?
Открытие электрических явлений. Первое знакомство человека с электрическими явлениями произошло более 25 столетий тому назад. Фалес Милетский заметил, что кусок янтаря после натирания притягивает к себе лёгкие предметы («янтарь» по-гречески — электрон, откуда и произошли слова «электрон», «электричество»).
Немецкий учёный Отто Герике в 1660 г. построил первую электрическую машину для получения электричества трением вращающегося шара из серы (рис. 1.8).
Экспериментатор становился на скамейку со стеклянными ножками для изоляции от земли, одной рукой касался вращающегося шара, а другой рукой передавал электрические заряды другому человеку, изолированному от земли. Когда к этому человеку приближалась рука человека, стоящего на земле, наблюдалась искра, и человек ощущал электрический удар.
Герике обнаружил, что существует не только электрическое притяжение, но и электрическое отталкивание лёгких тел после их соприкосновения с заряженным шаром, установил возможность перетекания электричества от одного тела к другому.
В 1733 г. американский физик Бенджамин Франклин предположил, что молнии имеют электрическую природу. Для проверки своего предположения он во время грозы запустил воздушного змея с прикреплённым к нему железным остриём, а к концу бечёвки, которой удерживался змей, привязал железный ключ (рис. 1.9). При прохождении грозового облака бечёвка намокла, и при приближении руки к ключу возникла искра. Предположение Франклина подтвердилось. Для защиты от ударов молний Франклин предложил устанавливать над крышами зданий громоотводы.
Михаил Васильевич Ломоносов и Бенджамин Франклин не были знакомы друг с другом, но оба примерно в одно и то же время занялись изучением атмосферного электричества. Опыты с электричеством и молнией занимали большое место в творчестве Ломоносова. Он был автором первой гипотезы, объясняющей электризацию грозовых облаков.
Электрические и магнитные явления
В 1753 г. М. В. Ломоносов и Г. В. Рихман провели уникальный эксперимент и с помощью «громовой машины» доказали, что электричество содержится в атмосфере и при отсутствии грозы и что молния — это электрические разряды в атмосфере. К несчастью, при проведении эксперимента Георг Рихман погиб от удара молнии.
Экспериментальное задание 1.2
Работаем самостоятельно
Исследование явления взаимодействия электрических зарядов
Оборудование: металлическая скрепка, ластик, полоска металлической фольги, эбонитовая и плексигласовая палочки, кусок шёлковой или шерстяной ткани.
Порядок выполнения задания
1. Изогните скрепку так, как показано на рисунке 1.10, и воткните один её конец в край ластика. На горизонтально расположенную часть скрепки навесьте полоску металлической фольги, загнув её конец. При загибании конца фольги оставьте небольшой зазор, чтобы полоска могла свободно вращаться
вокруг скрепки. Установите ластик с навешенной полоской Рис. 1.10
фольги на краю стола.
2. Возьмите эбонитовую палочку, натрите её шёлковой или шерстяной тканью. Поднесите палочку к полоске фольги до соприкосновения (рис. 1.11). После соприкосновения уберите палочку от полоски, а потом медленно приближайте к полоске (рис. 1.12). Объясните явление, наблюдаемое при повторном приближении палочки к полоске.
3. Возьмите палочку из плексигласа, натрите её шёлковой или шерстяной тканью и медленно приближайте к полоске, наэлектризованной после соприкосновения с эбонитовой палочкой (рис. 1.13). Объясните явление, наблюдаемое при приближении палочки из плексигласа к наэлектризованной полоске.
§2
Закон сохранения электрического заряда
Рис. 2.1
Рис. 2.2
Единица электрического заряда. Введение любой новой физической величины требует выбора единицы её измерения. В случае с электрическим зарядом природа как будто бы приготовила человеку подарок: экспериментальные исследования показали, что электрические заряды всех электронов одинаковы. А заряды других частиц в природе по модулю равны заряду электрона или в целое число раз больше заряда электрона. Поэтому электрический заряд электрона называют элементарным зарядом. Заряды частиц в атомной и ядерной физике выражают в элементарных зарядах е.
Для применения в технике измерение электрического заряда в элементарных зарядах оказывается неудобным, так как эта единица очень мала. Поэтому в Международной системе единиц используется единица заряда кулон (1 Кл). Это название дано в честь французского физика Шарля Кулона, открывшего закон взаимодействия электрических зарядов.
Электроскоп и электрометр. Самым простым прибором для обнаружения электрических зарядов является электроскоп. Он состоит из металлического стержня, закреплённого в пробке стеклянного сосуда, и двух тонких полосок бумаги или металлической фольги (лепестков), прикреплённых к концу стержня. При соприкосновении заряженного тела со стержнем электроскопа часть электрических зарядов переходит с тела на стержень электроскопа и на лепестки. Переход части зарядов с заряженного тела на незаряженное происходит потому, что одноимённые заряды на заряженном теле отталкиваются друг от друга. Одноимённые заряды на лепестках и стержне отталкиваются, лепестки электроскопа поднимаются. Вместо лепестков может использоваться стрелка (рис. 2.1). Такой прибор со стрелкой, шкалой и металлическим корпусом называется электрометром и применяется для измерения электрических зарядов.

Физика. 8 класс.