§ 1 Elektrifikácia tiel

V tejto lekcii budeme diskutovať o koncepte elektriny a zistíme, odkiaľ toto slovo pochádza.

Teraz je nemožné si to predstaviť moderný svet bez elektriny a ešte viac bez počítača, chladničky, TV, elektrického osvetlenia atď. Všetky tieto zariadenia fungujú pomocou elektrický prúd a obklopujú nás v našom živote všade. Technológie spočiatku úplne nezávislé od elektrickej energie, ako napríklad spaľovací motor, sa postupne stávajú históriou a ich miesto aktívne nastupujú elektromotory. Odkiaľ sa teda vzalo slovo „elektrina“?

Slovo „elektrický“ pochádza zo slova „elektrón“ (grécky), znamená „jantár“ (fosílna živica). Aj keď, samozrejme, treba poznamenať, že medzi jantárom a všetkými elektrickými javmi neexistuje priame spojenie, ako teda starovekí vedci získali takúto asociáciu?

Podľa jednej z legiend je to dcéra slávneho filozofa Staroveké Grécko Táles z Milétu, ktorý žil v IV. pred Kristom, spriadal vlnu pomocou vretena z drahého kameňa - jantáru. Povedala Thalesovi, že vreteno nemôže vyčistiť od malých kúskov vlny, vlákien, nití. Navyše, čím viac upratuje svojou vlnenou tunikou, tým viac nečistôt sa na vreteno prilepí. Thales nevedel okamžite odpovedať na otázku svojej dcéry.

Večer sa rozhodol skúsiť vyčistiť vreteno a videl, že pri jeho trení v tme boli badateľné iskry. "Je niečo, o čom by som mal premýšľať a premýšľať s mojimi študentmi," povedal Thales.

Tento jav, ktorý si dievča všimlo, Thales nazýval elektrinu (od slova elektrón - „jantár“).

Pri trení jantáru na vlnený kus látky alebo sklenenú tyčinku na papier môžete počuť mierne praskanie a v tme dokonca vidieť malé iskry a samotná tyčinka pomáha priťahovať k sebe malé predmety.

Telo, ktoré po trení priťahuje ďalšie telá, bolo údajne povedané nabíjačka alebo že je elektrifikovaná.

Elektrifikácia je jav, pri ktorom telesá získavajú vlastnosti priťahovania iných telies.

Telá vyrobené z rôzne látky, môžu byť elektrifikované. Takže môžete ľahko elektrizovať trením palíc zo síry, ebonitu, plastu o vlnu. Telá sa šúchajú len preto, aby sa zväčšila plocha ich kontaktu.

Do elektrifikácie sú zapojené vždy dve telesá a obe sú elektrifikované. Takže pri trení sklenenej tyčinky a kúska papiera sa tyčinka aj papier elektrizujú. V dôsledku toho papier, podobne ako sklo, k sebe priťahuje malé predmety.

Elektrický náboj má telo, ktoré priťahuje alebo odpudzuje iné telá. O takomto tele sa hovorí, že je nabité (má náboj).

Náboj je vlastnosť telies alebo schopnosť elektromagneticky interagovať.

Elektroskop je zariadenie, ktoré vám umožňuje zistiť prítomnosť náboja v tele a vyhodnotiť ho.

Hlavnou časťou elektroskopu je izolovaná vodivá tyč, na ktorej je upevnená šípka, ktorá sa môže voľne otáčať. Keď sa objaví náboj, šípka a tyč sú nabité nábojmi rovnakého znaku, v dôsledku čoho odpudzujú a vytvoria uhol vychýlenia, ktorého hodnota je úmerná prijatému náboju.

§ 2 Spôsoby elektrizácie orgánov

K elektrifikácii telies dochádza v rôznych prípadoch.

Metódy pre elektrizujúce telesá:

·kontakt

Pozrime sa na niektoré z nich.

Eben získa negatívny náboj a vlna - pozitívny náboj, ak oň potriete ebenovú tyčinku. Pomocou elektroskopu sa zisťuje prítomnosť týchto nábojov. Aby ste dosiahli tento výsledok, musíte sa tyče elektroskopu dotknúť ebonitovou palicou alebo vlnenou handričkou. V tomto prípade sa časť náboja testovacieho telesa prenesie na tyč. Všimnite si toho, že existuje chvíľkový elektrický prúd.

Môžete zvážiť interakciu dvoch papierových rukávov zavesených na nite, jedného nabitého z ebenovej tyče a druhého z vlnenej tkaniny.

Všimnite si, že sú navzájom priťahovaní. To znamená, že telá s opačnými nábojmi sa priťahujú. Nie každá látka dokáže prenášať elektrické náboje.

Vodiče sa nazývajú látky, cez ktoré sa prenášajú náboje, a látky, ktorými sa náboje neprenášajú, sa nazývajú nevodiče - dielektrika (izolátory). To sa dá zistiť pomocou elektroskopu, ak ho spojíte s nabitým telesom, látkami rôzneho druhu.

Pri popise elektrifikácie trením sa na experiment vždy berú len dobré izolanty – jantár, ebonit, sklo, hodváb. Otázka znie prečo? Vysvetlíme to: v izolátoroch, kde vznikol náboj, tam zostáva a nemôže prejsť celým povrchom tela do iných telies, ktoré sú s ním v kontakte. Ak sú obe trecie telá kovy s izolovanými držadlami, experiment bude neúspešný, pretože nie je možné ich navzájom oddeliť naraz po celom povrchu.

Vzhľadom na drsnosť povrchu telies v okamihu oddelenia by mali zostať niektoré posledné kontaktné body, ktorými v poslednom momente uniknú prebytočné elektróny a oba kovy sa nenabijú.

Zvážte elektrifikáciu kontaktom. Ak guľôčku parafínu ponoríme do destilovanej vody a potom ju vyberieme, nabije sa parafín aj voda.

Prečo teda k elektrifikácii vody a parafínu došlo bez trenia? Vysvetlíme: ukazuje sa, že pri elektrifikácii trením sa kontaktná plocha iba zväčšuje a vzdialenosť medzi atómami triacich telies sa zmenšuje. Pri experimente s vodou a parafínom nemôže drsnosť zabrániť priblíženiu ich atómov.

Môžeme teda povedať, že trenie nie je predpokladom pre elektrifikáciu tel. Aký je dôvod, že v týchto prípadoch dochádza k elektrifikácii?

§ 3 Princíp činnosti zariadenia na výrobu elektrofory

Práca elektrofórového stroja je založená na elektrifikácii tela vplyvom. Elektrifikované telo interaguje s akýmkoľvek elektricky neutrálnym vodičom.

Keď sa takéto telesá k sebe približujú kvôli elektrické pole nabitého orgánu v druhom tele, dôjde k redistribúcii nábojov. Náboje, ktoré majú opačné znamienko ako nabité teleso, sú umiestnené bližšie k nabitému telu. Ďalej od nabitého telesa vo vodiči (objímka alebo valec) sú náboje rovnakého mena ako nabité teleso.

Vzdialenosť kladných a záporných nábojov vo valci od lopty je odlišná, preto prevládajú príťažlivé sily, valec sa vychyľuje smerom k zelektrizovanému telesu. Ak sa ruka dotkne vzdialenejšej časti tela od nabitej lopty, telo skočí na nabitú loptu. Znížením odpudivých síl elektróny preskočia na ruku.

§ 4 Stručné zhrnutie hodiny

Elektrifikácia je jav, pri ktorom telesá nadobúdajú vlastnosti priťahovania iných telies.

Elektrifikácia môže prebiehať nasledujúcimi spôsobmi:

· Kontakt;

· Prostredníctvom vplyvu;

· Pri náraze;

· Trenie.

Látky sú: elektropozitívne a elektronegatívne.

Je možné predpovedať, aké náboje dostanú interagujúce telesá, ak poznáme príslušnosť látok.

Trenie iba zvyšuje kontaktnú plochu.

Látky - vodiče a dielektriká.

Izolátory akumulujú náboje v miestach kontaktu (kde boli vytvorené).

Náboje vo vodičoch sú rovnomerne rozložené v celom objeme.

Zoznam použitej literatúry:

1. A. V. Peryshkin Fyzika 8.- M .: Drop, 2004.
2. O.F. Kabardin Príručka fyziky. - M.: Drop, 1997.
3. Lukašik V.I. Zbierka úloh z fyziky. - M.: Yakhont, 2000.

Použité obrázky:

Už v dávnych dobách bolo známe, že ak vlnu natriete jantárom, začne k sebe priťahovať ľahké predmety. Neskôr sa rovnaká vlastnosť zistila aj v iných látkach (sklo, ebonit a pod.). Tento jav sa nazýva elektrifikácia; telá, ktoré sú schopné po trení k sebe pritiahnuť iné predmety, sú elektrifikované. Fenomén elektrifikácie bol vysvetlený na základe hypotézy o existencii nábojov, ktoré elektrifikované telo získava.

3.1.2. Interakcia poplatkov. Dva druhy elektrických nábojov

Jednoduché experimenty na elektrifikácii rôznych telies ilustrujú nasledujúce ustanovenia.

1. Existujú dva typy nábojov: kladný (+) a záporný (-). Kladný náboj vzniká pri trení skla o kožu alebo hodváb a záporný náboj pri trení jantáru (alebo ebonitu) o vlnu.

2. Poplatky (alebo nabité telá) na seba navzájom pôsobia. Rovnako ako poplatky odpudzujú, a na rozdiel od poplatkov priťahujú.

Vstupenka 7. Elektrifikácia tel. Experimenty ilustrujúce fenomén elektrifikácie. Dva druhy elektrických nábojov. Interakcia poplatkov. Elektrické pole. Vysvetlenie elektrických javov. Vodiče a nevodiče elektriny.

Elektrifikované telo získava vlastnosť priťahovania malých predmetov k sebe. Napríklad, ak potriete sklenenou tyčinkou o kus papiera a potom ho privediete na jemne narezané kúsky papiera, začnú sa priťahovať.

O telese, ktoré má túto vlastnosť, sa hovorí elektrifikovaný alebo že bol informovaný nabíjačka.

Elektrifikácia- toto je fenomén, keď telo získava náboj.

Existujú kladné a záporné náboje. Poplatky s rovnakým názvom sú odpudzované, na rozdiel od poplatkov priťahovaných.

Pojem kladných a záporných nábojov zaviedol v roku 1747 Franklin. Ebenová tyčinka z elektrifikácie na vlne a kožušine je nabitá negatívne. Náboj, ktorý sa tvorí na sklenenej tyčinke a trie sa o hodváb, označil za pozitívny

Poplatok - fyzické množstvo, miera vlastností nabitých telies na vzájomnú interakciu..
q - nabitie
[q] = Cl

Druhy elektrifikácie:

1) elektrifikácia trením: sú zahrnuté odlišné telesá. Telá získavajú náboje rovnakého modulu, ale líšia sa znamienkom.

2) elektrifikácia kontaktom: keď sa nabité a nenabité telo dostane do kontaktu, časť náboja sa prenesie do nenabitého tela, to znamená, že obe telesá získajú náboj rovnakého znamienka.

3) elektrifikácia vplyvom: pomocou elektrifikácie vplyvom môžete na tele získať negatívny náboj s pozitívnym nábojom a naopak.

Zariadenie na meranie množstva náboja je elektromer. Zariadenie na stanovenie prítomnosti náboja je elektroskop.

Anglickí fyzici Michael Faraday a James Maxwell študovali interakciu elektrických nábojov. Ak umiestnite nabitý elektroskop pod zvon vzduchového čerpadla, listy elektroskopu sa navzájom stále odpudzujú. (Vzduch sa odčerpával spod zvona.) V dôsledku toho sa zistilo, že každé nabité teleso je obklopené elektrickým poľom.

Elektrické pole je zvláštny druh hmoty, odlišný od hmoty. Elektrické pole je špeciálny druh hmoty, ktorá existuje okolo nabitých telies a odhaľuje sa interakciou s inými nabitými telesami.

Naše zmysly elektrické pole nevnímajú. Pole môže byť detekované vďaka tomu, že pôsobí na akýkoľvek náboj v ňom. To vysvetľuje interakciu elektrifikovaných telies.

Sila, ktorou elektrické pole pôsobí na do neho zavedený elektrický náboj, sa nazýva elektrická sila... Elektrické pole obklopujúce jeden z nábojov pôsobí určitou silou na druhý náboj umiestnený v poli prvého náboja. Naopak, elektrické pole druhého náboja pôsobí na prvý.

Dirigenti sú telesá schopné viesť elektrické náboje. Patria sem všetky kovy, kvapaliny (roztoky solí a zásad).

Dielektrika sú látky, ktoré nevedú elektrický náboj. Patria sem: destilovaná voda, plast, guma, drevo, sklo, papier, betón, kamene atď.

1) Pri elektrifikácii telies je splnený zákon zachovania elektrického náboja. Algebraický súčet elektrických nábojov zostáva konštantný pre akékoľvek interakcie v uzavretom systéme, t.j. q1 + q2 + q3 +… + qп = const, systém sa považuje za uzavretý, do ktorého elektrické náboje nevstupujú a nevychádzajú von. Ak neutrálne teleso získa elektróny z iného telesa, dostane záporný náboj. Preto je telo záporne nabité, ak má v porovnaní s normálnym počtom elektrónov prebytok. A ak neutrálne telo stratí elektróny, potom dostane kladný náboj. Telo má preto kladný náboj, ak nemá dostatok elektrónov.

2) vysvetlenie elektrizácie trením: pri trení prechádzajú elektróny z jedného telesa do druhého. Tam, kde je viac elektrónov, je telo nabité negatívne, kde menej - kladne.

3) V atómoch sú elektróny zapnuté rôzne vzdialenosti od jadra sú vzdialené elektróny priťahované k jadru slabšie ako blízke. Vzdialené elektróny sú obzvlášť slabo zadržiavané kovovými jadrami. Preto v kovoch elektróny najvzdialenejšie od jadra opúšťajú svoje miesto a voľne sa pohybujú medzi atómami. Tieto elektróny sa nazývajú voľné elektróny. Látky, v ktorých sú voľné elektróny, sú vodiče.

4) V objímke sú voľné elektróny. Hneď ako sa objímka zavedie do elektrického poľa, elektróny sa začnú pohybovať pôsobením síl poľa. Ak je tyč kladne nabitá, elektróny pôjdu na koniec puzdra, ktoré je umiestnené bližšie k tyči. Tento koniec bude účtovaný záporne. Na opačnom konci objímky bude nedostatok elektrónov a tento koniec bude kladne nabitý. Negatívne nabitý okraj objímky je bližšie k palici, preto bude objímka ťahaná smerom k nej. Keď sa objímka dotkne tyče, niektoré elektróny z nej pôjdu na kladne nabitú palicu. Kladný náboj zostane na rukáve).

5) Ak sa náboj prenesie z nabitej gule na nenabitú a veľkosť loptičiek je rovnaká, náboj sa rozdelí na polovicu. Ak je však druhá, nenabitá guľa väčšia ako prvá, bude do nej prenesená viac ako polovica náboja. Čím viac je teleso, na ktoré sa náboj prenesie, tým väčšia časť náboja sa naň prenesie. Na tom je založené uzemnenie - prenos náboja na zem. Zem je veľký v porovnaní s telami na ňom. Preto pri kontakte so zemou mu nabité telo dáva takmer celý svoj náboj a prakticky sa stáva elektricky neutrálnym.

Abstrakt z hodiny fyziky v 8. ročníku.

Téma: „Elektrifikácia tel. Dva druhy poplatkov “.

Typ lekcie: lekcia asimilácie nových znalostí.

Účel lekcie: sformulovať koncept elektrifikácie u školákov; ukázať existenciu dvoch typov nábojov a vysvetliť ich interakciu; sformulovať opatrenia na zamedzenie elektrifikácie pri vykonávaní kaderníckych prác.

Vzdelávacie úlohy:

1. vytvorenie počiatočných myšlienok o elektrickom náboji, o interakcii nabitých telies, o existencii dvoch typov elektrických nábojov;
2. formovanie konceptu elektrifikácie aobjasnenie podstaty procesu elektrifikácie telies;
3. vytváranie znalostí o metódach elektrifikácie;
4. určenie znaku náboja elektrifikovaného orgánu;
5. štúdium praktickej orientácie získaných vedomostí;

Rozvíjacie úlohy:

1. zoznámenie sa so stručnými historickými informáciami o štúdiu elektrických nábojov;
2. podporovať rozvoj schopnosti analyzovať, pozorovať a experimentovať;
3. podporovať rozvoj logického myslenia;
4. rozvoj zručností na zvýraznenie elektrických javov v prírode a technológiách;
5. rozvíjať schopnosť aplikovať získané znalosti na výkon profesionálnych funkcií.

Vzdelávacie úlohy:

1. prispievať k výchove kultúry myslenia a reči;
2. rozvíjať záujem o predmet a pozitívny prístup k učeniu.

Vybavenie: ebenové a sklenené tyčinky, kožušina, hodváb, statív, sultány, kúsky papiera, polyetylén, papier, guma, hrebene, bavlna, vlna, nylon, pravítka z plexiskla.

Plán lekcie

1. úvod učitelia

Chlapci, vieme, že fyzika študuje fyzikálne javy, medzi ktoré patria:

Mechanický

Tepelné

Elektrické

Magnetické

Svetlo

Zvuk.

V siedmom ročníku sme sa začali zoznamovať s mechanickými javmi, takmer 2 štvrťroky sme sa venovali skúmaniu tepelných javov a teraz sa budeme úzko venovať štúdiu elektrických javov. Čo budeme s tebou študovať? Na túto otázku si odpoviete sami. Vyberte si z navrhovaných fyzikálnych javov elektrických.

Zverejňujem javy na tabuli:

Topenie snehu

Blesk

Dúha

Elektrina

Dážď

Pohyb vozidla.

Vyplníme schému príkladmi:

Elektrické javy

Doplňme diagram o príklad. elektrický jav s ktorými sa stretávate pri výkone profesionálnych povinností kaderníka. Toto je elektrifikácia. Je to pri vašej činnosti užitočný alebo škodlivý jav? Dnes musíme vypracovať opatrenia, ktoré zabránia elektrifikácii pri vykonávaní kaderníckych prác. Na to sa však musíme veľmi podrobne zoznámiť s fenoménom elektrifikácie. Preto je téma našej hodiny „Elektrifikácia tiel. Dva druhy poplatkov “. Tému hodiny si zapisujeme do zošita.

Každý z vás by sa na konci hodiny mal naučiť vysvetliť, čo je to elektrický náboj a elektrifikácia, ako medzi sebou nabité telá vzájomne pôsobia, a to vám pomôže vyvinúť opatrenia na predchádzanie a obmedzenie elektrifikácie pri kaderníctve.

2. Učenie sa nového materiálu

Napíšte si plán hodín:

2) koncept elektrifikácie

3) spôsoby elektrifikácie

7) opatrenia na zabránenie a zníženie elektrifikácie pri vykonávaní kaderníckych prác.

V starovekom Grécku v 6. storočí pred Kristom v nádhernom meste Milétus žil filozof Thales z Milétu. A potom jedného večerapristúpi k nemu jeho milovaná dcéra. Vysvetlite, prečo sa mi nite zamotávajú, keď pracujem s jantárovým vretenom, prach a slamky sa lepia na priadzu. Je to veľmi nepríjemné. Thales vezme vreteno, trie ho a vidí malé iskry. Od tohto momentu sa začína história vývoja pojmu „elektrina“. Najprv sa vlastnosť priťahovania drobných predmetov pripisovala iba jantáru (skamenená živica ihličnatých stromov). Z názvu, z ktorého pochádza slovo elektrina, pretože grécky. elektrón-jantárová. (zápis na tabuľu).

Anglický lekár a prírodovedec Ulyam Gilbert koncom 16. - začiatkom 17. storočia zistil, že mnohé látky môžu počas trenia elektrizovať: diamant, zafír, pečatný vosk a že priťahujú nielen slamky, ale aj kovy, drevo, lístie, kamienky, hrudky zeme a dokonca aj vodu a ropu.

Poďme skontrolovať, či sa rôzne telá môžu skutočne stať elektrifikovanými. Zoberte plásty a votrite si ich do vlasov. Potom ho prineste na kúsky papiera. Pozorujeme fenomén elektrifikácie. Vezmite pravítko ležiace na stole, votrite ho do papiera a prineste ho na malé kúsky papiera. Pozorujeme fenomén elektrifikácie. Nafúknite loptičky ležiace na stole, utrite ich na plast, prineste ich na novoročné pozlátko.

Demonštrácie. Ebenová palica potretá kožušinou láka sultánove listy. Sklenená tyčinka, otretá o hodváb, priťahuje kúsky papiera.

Ebenová palica odretá o kožušinu priťahuje prúd vody. (podľa obrázku v učebnici strana 58 obr. 28)

Zo všetkých týchto experimentov vyvodzujeme závery. (Napíšte do zošita)

1. Nielen jantár môže byť elektrifikovaný, ale aj iné látky.

2. Elektrifikácia - javy, pri ktorých telesá nadobúdajú vlastnosť priťahovania iných telies.

3. Na elektrifikácii sú zapojené dve telesá.

Pokračujme.

Ukážka. Ebonitovú tyčinku na srsti elektrizujeme. Prenesme to na kúsky papiera. Listy sú priťahované. Prineste kožušinu. Listy sú priťahované.

Vezmite pravítko a potrite ho gumou. Prineste pravítko na kúsky papiera. Prineste gumu na listy.

Vyvodzujeme ešte jeden záver. (Napíšte do zošita)

4. Obe telesá sú elektrifikované.

Už teda vieme, čo je elektrifikácia. Zoznámime sa s jej spôsobmi.

Vyplníme schému.

Elektrifikačné metódy

Vplyv na trenie

Pri vykonávaní predchádzajúcich experimentov sme sa s vami už stretli s jedným zo spôsobov. Nazvime to. (Trenie)

Ukážka. Ebenovú tyčinku potrieme kožušinou a prinesieme sultánovi. Je elektrifikovaná. Kontrolujeme predložením kúskov papiera.

V tomto prípade sme už nevykonávali trenie na elektrizovanie sultána, iba sme sa ho dotýkali. Tento spôsob elektrizovania je dojemný.

Skúste to sami. Vezmite pravítko a otrite ho o srsť. Klepnite na sultána. Priveďte sultána ku kúskom papiera.

Ukážka. Niekoľkokrát udrieme do polyetylénu pravítkom. Prinesieme pravítko k papierom. Sú priťahovaní. Predvedená elektrifikácia úderom.

Takže telo môže byť elektrizované trením, nárazom, kontaktom.

Pokračujme.

Plastový obal visiaci zo statívu jemne potrite kusom papiera. Elektrifikujte papierové a plastové prúžky. Za týmto účelom položte plastový pásik na papierový pásik a uhlaďte ho. Oddeľte ich a priveďte k sebe. Ako interagujú?

Striedavo prineste papier a plastové prúžky na pásik na statíve. Sledujte ich interakciu.

Ukážka. Ebonitovú tyčinku na gume zelektrizujeme a privedieme na polyetylénový pás. Ako spolu interagujú? Ebonitovú tyčinku na srsti elektrizujeme. Prenesme to na pás. Ako interagujú?

Elektrifikované telesá teda môžu buď priťahovať, alebo odpudzovať. Čo by mohlo byť dôvodom tohto rozdielu v interakcii?

Na základe vykonaných experimentov môžeme dospieť k záveru, že akékoľvek telo obsahuje dva druhy elektrických nábojov. Ak sú náboje v tele rovnaké, potom teleso nevykazuje elektrické vlastnosti. Tieto vlastnosti sa nachádzajú len pri elektrifikácii, čo vedie k nerovnováhe elektrických nábojov v tele.

Koncept typov nábojov predstavil v roku 1747 americký vedec Benjamin Franklin. Ebenová tyčinka z elektrifikácie na vlne a kožušine získava negatívny náboj. Náboj, ktorý sa tvorí na sklenenej tyčinke, sa trie o hodváb, označil Franklin za pozitívny. Ale vo Franklinovej dobe existoval iba prírodný hodváb a prírodná kožušina. Dnes je niekedy ťažké rozlíšiť prírodný hodváb a umelú kožušinu. Aj rôzne druhy papiera elektrizujú ebonit rôznymi spôsobmi. Ebonit získava negatívny náboj pri kontakte s vlnou (kožušinou) a nylonom, ale pozitívny pri kontakte s polyetylénom.

Dva druhy poplatkov

Negatívne pozitívne

(ebonit na kožušine) (sklo na hodvábe)

Už sme sa naučili, že existujú dva druhy náboja, pozitívny a negatívny. Poďme zistiť, ako interagujú.

Ukážka. Ebonitovú tyčinku na srsti elektrizujeme. Dostaneme záporný náboj, nahlásime to sultánovi. Nabijeme sklenenú tyčinku na hodvábe a prinesieme ju sultánom. Sultána upúta prútik. Ebonitovú tyčinku elektrizujeme na kožušine, prinesieme ju sultánovi. Sultánove listy sa odhŕňajú.

Vyvodíme záver a zapíšeme si ho do zošita:

Poplatky za rovnaké znamienka sa odpudzujú

Priťahujú sa náboje rôznych znamení.

3. Primárna kontrola:

Teraz sa pozrime, čo ste sa naučili o interakcii nabitých telies.

Odpovedzte na otázky na kartách.

Ktoré papierové valce zobrazené na obrázku sú nabité a ktoré nie? (obr. 1)

Ktoré valce sú nabité jedným znakom? (Obr. 1)

Ktoré valce sú nabité iným znakom? (Obr. 1)

Nájdite chybu (obr. 2)

Určte znak náboja na nepodpísanej guli (obr. 3).

Teraz sa pozrime, ako ste sa dozvedeli, čo je elektrifikácia.

Odpovedzte na testovacie otázky.

Test.

a) zahrieva sa

b) chladené

c) sa uvedie do pohybu

2 ... Elektrické náboje sú ...

A) pozitívne.

B) negatívne.

d) rôzne.

3. Ak dôjde k odrazu zelektrizovaného telesa

a) pozitívne;

c) negatívne

d) neúčtované.

a) kúrenie

b) trenie

c) strečing

d) kontakt

e) fúknuť.

Najprv sami zapracujeme na teste a potom všetko spoločne skontrolujeme.

4. Kotvenie

Už vieme, čo je elektrifikácia, aké sú jej metódy. Zistili sme, aké poplatky existujú a ako sa navzájom ovplyvňujú. Teraz pomenujme dôvody elektrifikácie vlasov pri kaderníctve.

Zapisujeme si to do zošita.

- trenie vlasov o oblečenie

Trenie vlasov na hrebeňoch

Sušenie vlasov sušičom vlasov

Nedostatočná vlhkosť vzduchu.

Keď poznáme dôvody elektrifikácie vlasov, skúsme pomenovať opatrenia, ako tomu zabrániť. Najprv sa pokúsme experimentálne určiť, ktoré oblečenie je najlepšie na zníženie elektrizovania vlasov.

Vezmite vlnu do ruky a votrite ju do vlasov. Potom prineste kožušinu do vlasov. Venujte pozornosť tomu, ako silno vlasy ťahajú proti srsti.

Vezmite do ruky vatu a vmasírujte si ňou vlasy. Potom prineste bavlnu do vlasov. Dávajte pozor na silu, s ktorou sú vlasy priťahované k bavlne.

Vezmite do ruky hodváb a vmasírujte si ním vlasy. Potom si prineste vatu do vlasov. Venujte pozornosť sile, ktorou sú vlasy priťahované k hodvábu.

Urobte záver, ktorý materiál znižuje elektrizáciu vlasov.

Označme v zošite prvé opatrenie, ktoré má zabrániť elektrizácii vlasov.

Vyberte si oblečenie z bavlny, ľanu.

Zoberte plastový hrebeň a trieť si ho o vlasy, potom ho priložte k vlasom. Keďže pri elektrifikácii sa jedno telo nabíja kladne a druhé záporne, ak hrebeň nosíte k vlasom, budú priťahované. Urobte to isté s dreveným hrebeňom.

Urobte záver o tom, ktoré hrebene je najlepšie použiť.

Zapíšte si to do zošita.

Používajte hrebene vyrobené z dreva.

Ako znížiť elektrifikáciu pri sušení sušičom vlasov?

Používajte kondicionéry.

Čo robiť so vzduchom vpracovna?

Zvlhčite vzduch.

Dnes v lekcii sme sa s úlohou vyrovnali. Opatrenia, ktoré sme dnes vyvinuli, vám pomôžu vo vašich profesionálnych aktivitách.

5. Nahrávanie domáca úloha a značenie

Pripravte správu o využití elektrifikácie v každodennom živote a priemysle.

Príloha 1

PLÁN LEKCIE

1) pôvod slova „elektrina“

2) koncept elektrifikácie

3) spôsoby elektrifikácie

4) druhy elektrického náboja

5) interakcia nabitých telies

6) dôvody elektrifikácie počas kaderníctva

Test.

1. Telo, ktoré je elektrifikované ...

a) zahrieva sa

b) chladené

c) sa uvedie do pohybu

d) priťahuje k sebe iné telá

A) pozitívne.

B) negatívne.

c) pozitívne a negatívne

d) rôzne.

Z ebenovej tyčinky, odretej do kožušiny, sa nabije:

a) pozitívne;

c) negatívne

d) neúčtované.

4. Telo môže byť elektrizované ...

a) kúrenie

b) trenie

c) strečing

d) kontakt

e) fúknuť.

Test.

1. Telo, ktoré je elektrifikované ...

a) zahrieva sa

b) chladené

c) sa uvedie do pohybu

d) priťahuje k sebe iné telá

2. Elektrické náboje sú ...

A) pozitívne.

B) negatívne.

c) pozitívne a negatívne

d) rôzne.

3. Ak dôjde k odrazu zelektrizovaného telesa

Z ebenovej tyčinky, odretej do kožušiny, sa nabije:

a) pozitívne;

c) negatívne

d) neúčtované.

4. Telo môže byť elektrizované ...

a) kúrenie

b) trenie

c) strečing

d) kontakt

e) fúknuť.

PLÁN LEKCIE

1) pôvod slova „elektrina“

2) koncept elektrifikácie

3) spôsoby elektrifikácie

4) druhy elektrického náboja

5) interakcia nabitých telies

6) dôvody elektrifikácie počas kaderníctva

7) opatrenia na zabránenie a zníženie elektrifikácie pri vykonávaní kaderníckych prác

PLÁN LEKCIE

1) pôvod slova „elektrina“

2) koncept elektrifikácie

3) spôsoby elektrifikácie

4) druhy elektrického náboja

5) interakcia nabitých telies

6) dôvody elektrifikácie počas kaderníctva

7) opatrenia na zabránenie a zníženie elektrifikácie pri vykonávaní kaderníckych prác

elektrifikácia tel.

2. Elektrifikácia telies.

Tieto javy boli objavené v staroveku. Starovekí grécki vedci si všimli, že jantár (skamenená živica ihličnanov, ktorá na Zemi rástla pred mnohými stovkami tisíc rokov), keď sa trie vlnou, začína priťahovať rôzne telá. V gréčtine je jantár elektrón, preto názov „elektrina“.

Teleso, ktoré po trení k sebe priťahuje iné telesá, sa hovorí, že je elektrizované alebo dostáva elektrický náboj.

Telá vyrobené z rôznych látok môžu byť elektrifikované. Je ľahké elektrifikovať trením tyčiniek z gumy, síry, ebonitu, plastu a nylonu o vlnu.

Pri kontakte a následnom oddelení telies dochádza k elektrizácii telies. Telá o seba trú len preto, aby zväčšili plochu svojho kontaktu.

Na elektrifikácii sú vždy zapojené dve telá: pri vyššie diskutovaných pokusoch sa sklenená tyčinka dostala do kontaktu s listom papiera, kusom jantáru s kožušinou alebo vlnou a plexisklovou tyčou s hodvábom. V tomto prípade sú obe telesá elektrifikované. Napríklad, keď sa sklenená tyčinka dotkne kusu gumy, sklo aj guma sú elektrizované. Guma, podobne ako sklo, začína k sebe priťahovať svetelné telá.

Elektrický náboj je možné prenášať z jedného tela do druhého. Aby ste to urobili, musíte sa elektrifikovaným telom dotknúť iného tela a potom sa do neho prenesie časť elektrického náboja. Aby ste sa uistili, že aj druhé telo je elektrifikované, musíte k nemu priniesť malé papieriky a zistiť, či budú priťahované.

3. Dva druhy poplatkov. Interakcia nabitých telies.

Všetky elektrifikované telesá k sebe priťahujú iné telesá, napríklad kúsky papiera. Príťažlivosťou telies nemožno rozlíšiť elektrický náboj sklenenej tyčinky, trenej o hodváb, od náboja prijatého na ebenovej tyčinke, ktorá sa o ne otiera. Koniec koncov, obe elektrifikované palice priťahujú kúsky papiera.

Znamená to, že obvinenia prijaté z tiel sú vyrobené z rôzne látky, nelíšia sa jeden od druhého?

Obráťme sa na experimenty. Elektrizujeme ebonitovú palicu zavesenú na niti. Priblížme k nej ďalšiu podobnú palicu, zelektrizovanú trením o ten istý kus srsti. Palice sa odtláčajú Keďže palice sú rovnaké a elektrizujú ich trením o jedno a to isté teleso, môžeme povedať, že mali náboje rovnakého druhu. To znamená, že orgány, ktoré majú náboje rovnakého druhu, sa navzájom odpudzujú.

Teraz priložíme sklenenú tyčinku, otrenú o hodváb, na elektrizovanú ebenovú palicu. Uvidíme, že sklenené a ebenové tyčinky sa navzájom priťahujú (obr. Č. 2). V dôsledku toho je dávka získaná na skle, trela o hodváb, iného druhu ako o eben, trená o kožušinu. To znamená, že existuje iný druh elektrických nábojov.

K zavesenej elektrifikovanej ebonitovej tyči priblížime elektrifikované telá z rôznych látok: gumu, plexisklo, plast, nylon. Uvidíme, že v niektorých prípadoch je ebenová tyč odpudzovaná z tiel, ktoré sú k nej prinesené, a v iných ju priťahuje. Ak je ebenová palica odrazená, znamená to, že na prinesenom tele je náboj rovnakého druhu ako na nej. A náboj tých tiel, ku ktorým je ebenová tyčinka priťahovaná, je podobný náboju získanému na skle trenom o hodváb. Preto môžeme predpokladať, že existujú iba dva druhy elektrických nábojov.

Náboj získaný na skle nosenom na hodvábe (a na všetkých telesách, kde sa získava náboj rovnakého druhu) sa nazýval pozitívny a náboj získaný na jantáre (ako aj na ebonite, síre, gume) natretom na vlne sa nazýval negatívny. tj. poplatkom boli priradené znaky „+“ a „-“.

A tak experimenty ukázali, že existujú dva druhy elektrických nábojov - kladné a záporné poplatky a že elektrifikované telá na seba vzájomne pôsobia rôznymi spôsobmi.

Telesá s elektrickým nábojom rovnakého znamienka sa navzájom odpudzujú a telesá s nábojmi opačného znamienka sa priťahujú.

4. Elektroskop. Vodiče a nevodiče elektriny.

Ak sú telá elektrifikované, priťahujú sa navzájom alebo sa navzájom odpudzujú. Podľa príťažlivosti alebo odporu možno posúdiť, či bol do tela prenesený elektrický náboj. Preto je konštrukcia zariadenia, pomocou ktorého sa určuje, či je telo elektrifikované, založená na interakcii nabitých telies. Toto zariadenie sa nazýva elektroskop (z gréckych slov elektrón a scopo - pozorovať, detekovať).

V elektroskope sa cez plastovú zátku (obr. č. 3) vloženú do kovového rámu prevlečie kovová tyč, na konci ktorej sú upevnené dva listy tenkého papiera. Rám je z oboch strán pokrytý sklom.

Čím väčší je náboj elektroskopu, tým väčšia je odpudivá sila listov a tým väčší uhol sa rozptýli. To znamená, že zmenou uhla je možné posúdiť divergenciu listov elektroskopu, či sa jeho náboj zvýšil alebo znížil.

Ak sa nabitého telesa (napríklad elektroskopu) dotknete rukou, vybije sa. Elektrické náboje sa prenesú do nášho tela a môžu sa dostať do zeme. Nabité telo sa roztiahne, aj keď ho spojíte so zemou kovovým predmetom, napríklad železným alebo medeným drôtom. Ak je však nabité telo spojené so zemou sklenenou alebo ebonitovou tyčou, elektrické náboje pozdĺž nich nepôjdu do zeme. V tomto prípade sa nabité telo nevybije.

Látky sa podľa svojej schopnosti viesť elektrický náboj bežne delia na vodiče a nevodiče elektriny.

Všetky kovy, pôda, roztoky solí a kyselín vo vode sú dobrými vodičmi elektrickej energie.

Medzi nevodiče elektriny alebo dielektrika patria porcelán, ebonit, sklo, jantár, guma, hodváb, nylon, plasty, petrolej, vzduch (plyny).

Telá vyrobené z dielektrika sa nazývajú izolátory (z gréckeho slova izolátor - izolovať).

5. Deliteľnosť elektrického náboja. Elektrón.

Nabijeme kovovú guľu pripevnenú na tyči elektroskopu (obr. č. 4a). Spojme túto guľôčku s kovovým vodičom A, držiac ju za rukoväť B, vyrobenú z dielektrika, s ďalšou, presne rovnakou, ale nenabitou guľôčkou umiestnenou na druhom elektroskope. Polovica náboja sa prenesie z prvej gule do druhej (obr. Č. 4b). To znamená, že pôvodný náboj bol vybitý na dve rovnaké časti.

Teraz oddeľme loptičky a dotkneme sa rukou druhej gule. Z toho stratí náboj - vybitý. Pripojme to opäť k prvej guličke, na ktorej zostáva polovica pôvodného náboja. Zvyšný náboj sa opäť rozdelí na dve rovnaké časti a štvrtina pôvodného náboja zostane na prvej guľôčke.

Rovnakým spôsobom môžete získať jednu osminu, jednu šestnástinu poplatku atď.

Skúsenosti teda ukazujú, že elektrický náboj môže mať rôzne významy. Elektrický náboj je fyzikálna veličina.

Jeden coulomb sa považuje za jednotku elektrického náboja (označenú 1 ° C). Jednotka je pomenovaná po francúzskom fyzikovi S. Coulombovi.

V experimente znázornenom na obrázku 4 je ukázané, že elektrický náboj možno rozdeliť na časti.

Existuje rozdelenie poplatkov?

Na zodpovedanie tejto otázky bolo potrebné vykonať zložitejšie a presnejšie experimenty, ako sú tie, ktoré sú popísané vyššie, pretože veľmi skoro sa náboj zostávajúci na guľôčke elektroskopu zmenší natoľko, že ho pomocou elektroskopu nie je možné zistiť. .

Ak chcete rozdeliť náboj na veľmi malé časti, musíte ho preniesť nie na guľôčky, ale na malé zrnká kovu alebo kvapôčky kvapaliny. Meraním náboja získaného na takýchto malých telesách sa zistilo, že je možné získať časti náboja, miliardy miliárd krát menšie ako v opísanom experimente. Vo všetkých experimentoch však nebolo možné rozdeliť náboj nad určitú hodnotu.

To umožnilo predpokladať, že elektrický náboj má hranicu deliteľnosti, alebo presnejšie, že existuje nabitá častica, ktorá má najmenší náboj, ktorá už nie je deliteľná.

Vedci dokázali špeciálne experimenty, aby dokázali, že existuje rozdelenie na rozdelenie elektrického náboja, a zistili, čo je táto kaplnka. Sovietsky vedec A.F.Ioffe napríklad uskutočnil experiment, v ktorom boli elektrifikované malé zrnká prachu zinku, viditeľné iba pod mikroskopom. Náboj prachových častíc sa niekoľkokrát zmenil a zakaždým zmerali, ako veľmi sa náboj zmenil. Experimenty ukázali, že všetky zmeny v náboji prachového zrna boli celé číslo krát (tj. 2, 3, 4, 5 atď.) Viac ako určitý určitý minimálny náboj, tj. Náboj prachového zrna sa zmenil, síce veľmi malé, ale v celých porciách. Keďže náboj opúšťa prachové zrno spolu s časticou hmoty, Ioffe usúdil, že v prírode existuje taká častica hmoty, ktorá má najmenší náboj, ktorý už nie je deliteľný.

Táto častica dostala názov elektrón.

Hodnotu elektrónového náboja ako prvý určil americký vedec R. Millikan. Vo svojich experimentoch, podobných tým AF Ioffe, používal malé kvapôčky oleja.

Elektrónový náboj je záporný, rovná sa 1 610 C (0 000 000 000 000 000 000 000 16 C). Elektrický náboj je jednou zo základných vlastností elektrónu. Tento náboj nemožno z elektrónu „odstrániť“.

Hmotnosť elektrónu je 9,110 kg, je 3700 -krát menšia ako hmotnosť molekuly vodíka, najmenšej zo všetkých molekúl. Krídlo muchy má hmotnosť asi o 510 väčšiu ako hmotnosť elektrónu.

6. Jadrový model štruktúry atómu

Štúdium štruktúry atómu sa prakticky začalo v rokoch 1897-1898, keď sa konečne zistila povaha katódových lúčov ako prúdu elektrónov a určila sa veľkosť náboja a hmotnosť elektrónu. Skutočnosť, že elektróny uvoľňuje široká škála látok, viedla k záveru, že elektróny sú súčasťou všetkých atómov. Atóm ako celok je však elektricky neutrálny, preto musí obsahovať aj inú zložku, pozitívne nabitú, a jej náboj musí vyrovnávať súčet negatívnych nábojov elektrónov.

Túto kladne nabitú časť atómu objavil v roku 1911 Ernest Rutherford (1871-1937). Rutherford navrhol nasledujúcu schému štruktúry atómu. V strede atómu je kladne nabité jadro, okolo ktorého rotujú elektróny na rôznych dráhach. Odstredivá sila vznikajúca pri ich rotácii je vyvážená príťažlivosťou medzi jadrom a elektrónmi, v dôsledku čoho zostávajú v určitých vzdialenostiach od jadra. Celkový negatívny náboj elektrónov sa číselne rovná kladnému náboju jadra, takže atóm ako celok je elektricky neutrálny. Pretože hmotnosť elektrónov je zanedbateľná, takmer všetka hmotnosť atómu je sústredená v jeho jadre. Naopak, veľkosť jadier je extrémne malá, dokonca aj v porovnaní s veľkosťou samotných atómov: priemer atómu je asi 10 cm a priemer jadra je asi 10 - 10 cm. Preto je zrejmé, že že podiel jadra a elektrónov, ktorých počet, ako uvidíme ďalej, je malý, predstavuje iba malú časť celého priestoru obsadeného atómovým systémom (obr. č. 5)

7. Zloženie atómových jadier

Rutherfordove objavy tak položili základ jadrovej teórie atómu. Od čias Rutherforda sa fyzici dozvedeli mnoho ďalších podrobností o štruktúre atómového jadra.

Najľahší atóm je vodík (H). Keďže takmer všetka hmotnosť atómu je sústredená v jadre, bolo by prirodzené predpokladať, že jadro atómu vodíka je elementárna častica kladnej elektriny, ktorá bola pomenovaná protón z gréckeho slova „protos“, čo znamená "najprv". Protón má teda prakticky hmotnosť rovnaká hmotnosť atóm vodíka (presne 1,00728 uhlíkových jednotiek) a elektrický náboj rovný +1 (ak sa elektrónový náboj rovný 1,602 * 10 C berie ako jednotka zápornej elektriny). Atómy iných, ťažších prvkov obsahujú jadrá s vyšším nábojom a samozrejme vyššou hmotnosťou.

Merania náboja jadier atómov ukázali, že náboj jadra atómu v uvedených konvenčných jednotkách je číselne rovnaký ako atómové alebo radové číslo prvku. Nedalo sa to však pripustiť, pretože posledne menované, keďže sú podobne nabité, by sa nevyhnutne navzájom odpudzovali, a preto by sa takéto jadrá ukázali ako nestabilné. Okrem toho sa ukázalo, že hmotnosť atómových jadier je dvakrát alebo viac ako celková hmotnosť protónov, ktoré určujú náboj jadier atómov zodpovedajúcich prvkov.

Potom sa predpokladalo, že jadrá atómov obsahujú protóny v počte presahujúcom atómové číslo prvku a takto vzniknutý prebytočný kladný náboj jadra je kompenzovaný elektrónmi, ktoré tvoria jadro. Tieto elektróny by samozrejme mali udržiavať v jadre vzájomne odpudivé protóny. Tento predpoklad však musel byť odmietnutý, pretože nebolo možné pripustiť koexistenciu ťažkých (protónov) a ľahkých (elektrónov) častíc v kompaktnom jadre.

V roku 1932 J. Chadwick objavil elementárnu časticu, ktorá nemá elektrický náboj, a preto dostala názov neutrón (z latinského slova neuter, čo znamená „ani jedno, ani druhé“). Neutrón má hmotnosť o niečo väčšiu ako hmotnosť protónu (presne 1,008665 uhlíkových jednotiek). Po tomto objave D. D. Ivanenko, E. N. Gapon a V. Heisenberg nezávisle od seba navrhli teóriu zloženia atómových jadier, ktorá sa stala všeobecne akceptovanou.

Podľa tejto teórie sú jadrá atómov všetkých prvkov (s výnimkou vodíka) zložené z protónov a neutrónov. Počet protónov v jadre určuje hodnotu jeho kladného náboja a celkový počet protónov a neutrónov určuje hodnotu jeho hmotnosti. Jadrové častice - protóny a neutróny - sa spájajú pod všeobecným názvom nukleóny (z latinského slova nucleus, čo znamená "jadro"). Počet protónov v jadre teda zodpovedá atómovému číslu prvku a celkový počet nukleóny, keďže hmotnosť atómu sa sústreďuje najmä v jadre, jeho hmotnostné číslo, t.j. jeho atómová hmotnosť je zaokrúhlená na celé číslo A. Potom je počet neutrónov v jadre N zistený z rozdielu medzi hmotnostným číslom a atómovým číslom:

Protón-neutrónová teória teda umožnila vyriešiť skoršie rozpory v koncepciách zloženia atómových jadier a ich vzťahu k poradovému číslu a atómovej hmotnosti.

8. Izotopy

Teória protónových neutrónov umožnila vyriešiť ešte jeden rozpor, ktorý vznikol pri formovaní teórie atómu. Ak rozpoznáme, že jadrá atómov prvkov pozostávajú z určitého počtu nukleónov, potom by mali byť atómové hmotnosti všetkých prvkov vyjadrené v celých číslach. Pri mnohých prvkoch je to pravda a menšie odchýlky od celých čísel je možné vysvetliť nedostatočnou presnosťou merania. Pri niektorých prvkoch sa však hodnoty atómových hmotností natoľko odchýlili od celých čísel, že to už nemožno vysvetliť nepresnosťou merania a inými náhodnými dôvodmi. Napríklad atómová hmotnosť chlóru (CL) je 35,45. Zistilo sa, že približne tri štvrtiny prirodzene sa vyskytujúcich atómov chlóru majú hmotnosť 35 a jedna štvrtina - 37. Prvky existujúce v prírode teda pozostávajú zo zmesi atómov s rôznou hmotnosťou, ale samozrejme s rovnakými chemickými vlastnosťami. existujú rôzne atómy jedného prvku s rôznymi a navyše celočíselnými hmotnosťami. F. Astonovi sa podarilo tieto zmesi rozdeliť na ich jednotlivé časti, ktoré sa nazývali izotopy (z gréckych slov „izos“ a „topos“, čo znamená „rovnaké“ a „miesto“ (tu máme na mysli rôzne izotopy jedného prvku) obsadiť rovnaké miesto v periodický systém)). Z hľadiska protón-neutrónovej teórie sú izotopy odrody prvkov, ktorých atómové jadrá obsahujú rôzny počet neutrónov, ale rovnaký počet protónov. Chemická podstata prvku je určená počtom protónov v atómovom jadre, ktorý sa rovná počtu elektrónov v jadre obalu. Zmena počtu neutrónov (s konštantným počtom protónov) nemá vplyv na chemické vlastnosti atómu.

To všetko umožňuje formulovať koncept chemický prvok ako druh atómov, charakterizovaný určitým nábojom jadra. Medzi izotopmi rôznych prvkov boli nájdené tie, ktoré obsahujú v jadre at rôzne čísla protóny majú rovnaký celkový počet nukleónov, to znamená, že ich atómy majú rovnakú hmotnosť. Takéto izotopy sa nazývali izobary (z gréckeho slova baros, čo znamená hmotnosť). Odlišná chemická povaha izobár presvedčivo potvrdzuje, že povaha prvku nie je určená hmotnosťou jeho atómu.

Pre rôzne izotopy sa používajú názvy a symboly samotných prvkov, ktoré označujú číslo hmotnosti, ktoré nasleduje za názvom prvku alebo je uvedené ako index v ľavej hornej časti symbolu, napríklad: chlór - 35 alebo Cl.

Rôzne izotopy sa navzájom líšia stabilitou. 26 prvkov má iba jeden stabilný izotop - tieto prvky sa nazývajú monoizotopické (vyznačujú sa predovšetkým nepárnymi) atómové čísla) a ich atómové hmotnosti sa približne rovnajú celým číslam. 55 prvkov má niekoľko stabilných izotopov – nazývajú sa polyizotopy (veľký počet izotopov je charakteristický hlavne pre prvky s párnymi číslami). Pre ostatné prvky sú známe iba nestabilné rádioaktívne izotopy. Všetko sú to ťažké prvky, počnúc prvkom č. 84 (polónium) az relatívne ľahkých prvkov - č. 43 (technécium) a č. 61 (promethium). Rádioaktívne izotopy niektorých prvkov sú však relatívne stabilné (vyznačujú sa dlhým polčasom rozpadu), a preto sa tieto prvky, napríklad tórium, urán, vyskytujú prirodzene. Vo väčšine sa však rádioaktívne izotopy získavajú umelo, vrátane mnohých rádioaktívnych izotopov stabilných prvkov.

9. Elektronické škrupiny atómov. Bohrovej teórie.

Podľa Rutherfordovej teórie sa každý elektrón otáča okolo jadra a sila príťažlivosti jadra je vyvážená odstredivou silou vznikajúcou rotáciou elektrónu. Rotácia elektrónu je úplne analogická s jeho rýchlymi osciláciami a mala by spôsobovať emisiu elektromagnetických vĺn. Preto môžeme predpokladať, že rotujúci elektrón vyžaruje svetlo určitej vlnovej dĺžky v závislosti od frekvencie otáčania elektrónu na jeho obežnej dráhe. Ale vyžarovaním svetla elektrón stráca časť svojej energie, v dôsledku čoho je narušená rovnováha medzi ním a jadrom. Na obnovenie rovnováhy sa elektrón musí postupne približovať k jadru a postupne sa bude meniť aj frekvencia rotácie elektrónu a povaha ním vyžarovaného svetla. Nakoniec, po vyčerpaní všetkej energie, musí elektrón „padnúť“ na jadro a emisia svetla sa zastaví. Ak by v skutočnosti došlo k takej nepretržitej zmene pohybu elektrónu, jeho „pád“ na jadro by znamenal zničenie atómu a ukončenie jeho existencie.

Rutherfordov jasný a jednoduchý jadrový model atómu, ktorý je v jasnom rozpore s klasickou elektrodynamikou. Systém elektrónov otáčajúcich sa okolo jadra nemôže byť stabilný, pretože elektrón s takouto rotáciou musí neustále vyžarovať energiu, čo by malo viesť k jeho pádu na jadro a zničeniu atómu. Atómy sú medzitým stabilné systémy.

Tieto významné rozpory čiastočne vyriešil vynikajúci dánsky fyzik Niels Bohr (1885 - 1962), ktorý v roku 1913 vypracoval teóriu atómu vodíka na základe špeciálnych postulátov, spájajúc ich na jednej strane so zákonmi klasickej mechaniky a , na druhej strane s kvantová teória energia žiarenia nemeckého fyzika Maxa Plancka (1858 - 1947).

Podstata teórie kvánt sa scvrkáva na skutočnosť, že energia nie je vyžarovaná a absorbovaná nepretržite, ako bolo prijaté skôr, ale v oddelených malých, ale celkom určitých častiach - energetických kvantách. Energetická rezerva vyžarujúceho telesa sa mení skokovo, kvantovo po kvantovo; zlomkový počet kvánt, ktoré telo nemôže vyžarovať ani absorbovať.

Veľkosť kvanta energie závisí od frekvencie žiarenia: čím vyššia je frekvencia žiarenia, tým väčšie je kvantum. Označením kvanta energie cez E napíšeme Planckovu rovnicu:

kde h je konštanta, takzvaná Planckova konštanta, rovnajúca sa 6,626 * 10 J * s., a je frekvenciou vlny Debroil.

Kvantá žiarivej energie sa tiež nazývajú fotóny. Aplikovaním kvantových konceptov na rotáciu elektrónov okolo jadra Bohr založil svoju teóriu na veľmi odvážnych predpokladoch alebo postulátoch. Hoci tieto postuláty odporujú zákonom klasickej elektrodynamiky, svoje opodstatnenie nachádzajú v úžasných výsledkoch, ku ktorým vedú, a v úplnej zhode, ktorá sa nachádza medzi teoretickými výsledkami a obrovským množstvom experimentálnych faktov. Bohrove postuláty sú nasledujúce:

Elektrón sa môže pohybovať nie na žiadnych obežných dráhach, ale iba na tých, ktoré spĺňajú určité podmienky vyplývajúce z teórie kvant. Tieto dráhy sa nazývajú stabilné, stacionárne alebo kvantové dráhy. Keď sa elektrón pohybuje po jednej zo stabilných obežných dráh, ktorá je preň možná, nevyžaruje elektromagnetickú energiu. Prechod elektrónu zo vzdialenej obežnej dráhy na bližšiu je sprevádzaný stratou energie. Energia, ktorú atóm stratí pri každom prechode, sa premení na jedno kvantum žiarivej energie. Frekvencia vyžarovaného svetla je v tomto prípade určená polomermi týchto dvoch dráh, medzi ktorými prebieha elektrónový prechod. Označením energetickej rezervy atómu v polohe elektrónu na obežnej dráhe ďalej od jadra cez En a na bližšom prostredníctvom Ek a delením energie En - Ek stratenej atómom Planckovou konštantou získame požadovaná frekvencia:

= (En - Ek) / h

Čím väčšia je vzdialenosť od obežnej dráhy, v ktorej sa elektrón nachádza, k tej, ku ktorej prechádza, tým väčšia je frekvencia žiarenia. Najjednoduchší z atómov je atóm vodíka, okolo ktorého jadra obieha iba jeden elektrón. Na základe vyššie uvedených postulátov Bohr vypočítal polomery možných dráh pre tento elektrón a zistil, že súvisia ako štvorce. prirodzené čísla: 1: 2: 3: ...: n. Veličina n sa nazýva hlavné kvantové číslo.

Neskôr bola Bohrova teória rozšírená o atómovú štruktúru ďalších prvkov, aj keď to bolo kvôli svojej novosti spojené s určitými ťažkosťami. Umožnil vyriešiť veľmi dôležitú otázku usporiadania elektrónov v atómoch rôznych prvkov a stanoviť závislosť vlastností prvkov od štruktúry elektrónových obalov ich atómov. V súčasnej dobe boli vyvinuté schémy pre štruktúru atómov všetkých chemických prvkov. Je však potrebné mať na pamäti, že všetky tieto schémy sú len viac -menej spoľahlivou hypotézou, ktorá umožňuje vysvetliť mnohé z fyzikálnych a chemických vlastností prvkov.

Ako už bolo spomenuté, počet elektrónov obiehajúcich okolo jadra atómu zodpovedá poradovému číslu prvku v periodickej tabuľke. Elektróny sú usporiadané vo vrstvách, t.j. každá vrstva má určitú výplň alebo akoby nasýtila svoj počet elektrónov. Elektróny tej istej vrstvy sa vyznačujú takmer rovnakým ukladaním energie, t.j. sú na približne rovnakej energetickej úrovni. Celá škrupina atómu sa rozpadne na niekoľko energetických úrovní. Elektróny každej ďalšej vrstvy sú na vyššej energetickej úrovni ako elektróny predchádzajúcej vrstvy. Najväčší počet elektrónov N, ktorý môže byť na danej energetickej úrovni, sa rovná dvojnásobku druhej mocniny čísla vrstvy:

kde n je číslo vrstvy. Teda o 1-2, o 2-8, o 3-18 atď. Okrem toho sa zistilo, že počet elektrónov vo vonkajšej vrstve pre všetky prvky, okrem paládia, nepresahuje osem a v predposlednej vrstve - osemnásť.

Elektróny vonkajšej vrstvy, ako najvzdialenejšie od jadra, a teda najmenej pevne viazané na jadro, sa môžu od atómu oddeliť a pripojiť sa k iným atómom, pričom sú súčasťou vonkajšej vrstvy tohto jadra. Atómy, ktoré stratili jeden alebo viac elektrónov, sa stanú kladne nabitými, pretože náboj atómového jadra presahuje súčet nábojov zvyšných elektrónov. Naopak, atómy, ktoré majú pripojené elektróny, sa nabijú negatívne. Takto vytvorené nabité častice, ktoré sa kvalitatívne líšia od zodpovedajúcich atómov, sa nazývajú ióny. Mnohé ióny zase môžu stratiť alebo pridať elektróny, čím sa premenia buď na elektricky neutrálne atómy, alebo na nové ióny s iným nábojom.

10. Jadrové sily.

Hypotéza, že atómové jadrá pozostávať z protónov a neutrónov bolo potvrdené mnohými experimentálnymi faktami. Toto svedčilo o platnosti tonneutrónového modelu štruktúry jadra.

Ale vyvstala otázka: prečo sa jadrá vplyvom elektrostatických odpudivých síl medzi pozitívne nabitými protónmi nerozpadnú na samostatné nukleóny?

Výpočty ukazujú, že nukleóny nemôžu byť držané pohromade kvôli príťažlivým silám gravitačnej alebo magnetickej povahy, pretože tieto sily sú výrazne menšie ako elektrostatické.

Pri hľadaní odpovede na otázku stability atómových jadier vedci navrhli, že medzi všetkými nukleónmi v jadrách pôsobia nejaké špeciálne príťažlivé sily, ktoré výrazne prevyšujú elektrostatické odpudivé sily medzi protónmi. Tieto sily sa nazývali jadrové.

Hypotéza o existencii jadrových síl sa ukázala ako správna. Zistilo sa tiež, že jadrové sily sú krátkeho dosahu: vo vzdialenosti 10-15 m sú asi 100-krát väčšie ako sily elektrostatickej interakcie, ale už vo vzdialenosti 10-14 m sa ukazujú ako zanedbateľné. Inými slovami, jadrové sily pôsobia vo vzdialenostiach porovnateľných s veľkosťou samotných jadier.

11. Štiepenie jadier uránu.

Štiepenie jadier uránu ich bombardovaním neutrónmi objavili v roku 1939 nemeckí vedci Otto Hann a Fritz Strassmann.

Uvažujme o mechanizme tohto javu. (Obr. 7, a) bežne zobrazuje jadro atómu uránu (23592U). Po pohltení ďalšieho neutrónu sa jadro excituje a deformuje, pričom nadobudne predĺžený tvar (obr. 7, b).

Už vieme, že v jadre pôsobia dva druhy síl: elektrostatické odpudivé sily medzi protónmi, ktoré majú tendenciu lámať jadro, a jadrové sily príťažlivosti medzi všetkými nukleónmi, vďaka ktorým sa jadro nerozpadá. Jadrové sily sú však krátkeho dosahu, a preto v predĺženom jadre už nedokážu udržať časti jadra, ktoré sú od seba veľmi vzdialené. Vplyvom elektrostatických odpudivých síl sa jadro roztrhne na dve časti (obr. 7, c), ktoré sa veľkou rýchlosťou rozptýlia do rôznych smerov a emitujú 2-3 neutróny.

Ukazuje sa, že časť vnútornej energie jadra sa premieňa na kinetickú energiu rozptylových úlomkov a častíc. Črepy rýchlo spomalia životné prostredie, v dôsledku čoho sa ich kinetická energia premieňa na vnútornú energiu média (t. j. na energiu interakcie tepelného pohybu jeho častíc).

Pri súčasnom štiepení veľkého počtu jadier uránu vnútorná energia okolité prostredie uránu a podľa toho aj jeho teplota sa výrazne zvyšuje (t.j. prostredie sa zahrieva).

Štiepna reakcia jadier uránu pokračuje uvoľňovaním energie do životného prostredia.

Energia obsiahnutá v jadrách atómov je kolosálna. Napríklad pri úplnom štiepení všetkých jadier dostupných v 1 grame uránu by sa uvoľnilo rovnaké množstvo energie, aké sa uvoľní pri spaľovaní 2,5 tony ropy.

12. Jadrové elektrárne.

jadrová elektráreň (JE) - elektráreň, v ktorej sa atómová (jadrová) energia premieňa na elektrickú energiu. Generátor energie v jadrovej elektrárni je jadrový reaktor. Teplo, ktoré sa v reaktore uvoľní v dôsledku reťazovej reakcie štiepenia jadier niektorých ťažkých prvkov, sa potom rovnako ako v klasických tepelných elektrárňach (TPP) premieňa na elektrickú energiu na báze 233U, 235U, 239Pu ) Štiepením 1 g izotopov uránu alebo plutonia sa uvoľní 22 500 kWh, čo je ekvivalent energie obsiahnutej v 2 800 kg štandardného paliva. Prvá pilotná priemyselná jadrová elektráreň na svete s výkonom 5 MW bola uvedená do prevádzky v ZSSR 27. júna 1954 v meste Obninsk. Predtým sa energia atómového jadra používala na vojenské účely. Spustenie prvej jadrovej elektrárne znamenalo otvorenie nového smeru v energetike, ktorý bol uznaný na 1. medzinárodnej vedecko-technickej konferencii o mierovom využívaní atómovej energie (august 1955, Ženeva).

Schematický diagram jadrovej elektrárne s nukleárny reaktor s vodným chladením (obr. №6.). V jadre reaktora sa uvoľňuje teplo, chladivo je absorbované vodou (chladivo) 1. okruhu, ktorá je čerpaná cez reaktor obehovým čerpadlom g Vyhrievaná voda z reaktora vstupuje do výmenníka tepla (parogenerátora) 3, kde odovzdáva teplo prijaté v reaktore vode 2. okruhu ... Voda druhého okruhu sa odparuje v parnom generátore a vytvára sa para, ktorá vstupuje do turbíny 4.

V jadrových elektrárňach sa najčastejšie používajú 4 typy tepelných neutrónových reaktorov: 1) tlakovodné reaktory s bežnou vodou ako moderátorom a chladiacim médiom; 2) grafit-voda s vodným chladivom a grafitovým moderátorom; 3) ťažká voda s vodným chladivom a ťažká voda ako moderátor 4) grafit-plyn s plynovým chladivom a grafitovým moderátorom.

V závislosti od typu a stavu agregácie chladiva sa vytvára jeden alebo druhý termodynamický cyklus jadrovej elektrárne. Voľba hornej teplotnej hranice termodynamického cyklu je určená maximálnou prípustnou teplotou plášťa palivových článkov (palivových tyčí) obsahujúcich jadrové palivo, prípustnou teplotou samotného jadrového paliva, ako aj vlastnosťami použitého chladiva. pre tento typ reaktora. V jadrovej elektrárni. tepelný reaktor, ktorý je chladený vodou, zvyčajne používa nízkoteplotné parné cykly. Plynom chladené reaktory umožňujú použitie relatívne ekonomickejších parných cyklov so zvýšeným počiatočným tlakom a teplotou. Tepelný obvod V týchto dvoch prípadoch sa JE realizuje ako 2-okruhová: v 1. okruhu cirkuluje chladivo a v 2. okruhu je okruh voda-para. Pre reaktory s vriacou vodou alebo vysokoteplotným plynovým chladivom je možná jednokruhová tepelná jadrová elektráreň. Vo varných varných reaktoroch voda v jadre vrie, výsledná zmes pary a vody sa oddelí a nasýtená para je odoslaný buď priamo do turbíny, alebo sa predbežne vráti do jadra na prehriatie.

Vo vysokoteplotných grafitovo-plynových reaktoroch je možné použiť konvenčný cyklus plynovej turbíny. Reaktor v tomto prípade funguje ako spaľovacia komora.

Počas prevádzky reaktora sa koncentrácia štiepnych izotopov v jadrovom palive postupne znižuje a palivo horí. Preto sú v priebehu času nahradené čerstvými. Jadrové palivo sa dopĺňa pomocou diaľkovo ovládaných mechanizmov a zariadení. Vyhorené palivo sa prenesie do bazéna vyhoreného paliva a potom sa odošle na opätovné spracovanie.

Reaktor a jeho servisné systémy zahŕňajú: samotný reaktor s biologickým tienením, výmenníky tepla, čerpadlá alebo zariadenia na prefukovanie plynu, ktoré cirkulujú chladivo; potrubia a armatúry na cirkuláciu okruhu; zariadenia na prekladanie jadrového paliva; špeciálne systémy vetranie, núdzové chladenie a pod.

V závislosti od konštrukcie sa reaktory vyznačujú týmito vlastnosťami: v reaktoroch s tlakovými nádobami je palivo a moderátor umiestnené vo vnútri nádoby nesúcej plný tlak chladiacej kvapaliny; v kanálových reaktoroch je palivo chladené chladiacou kvapalinou inštalované špeciálne. potrubné kanály, prenikajúce moderátorom, uzavreté v tenkostennom plášti. Na ochranu personálu JE pred ožiarením je reaktor obklopený biologickým tienením, ktorého hlavným materiálom je betón, voda, serpentínový piesok. Zariadenie okruhu reaktora musí byť úplne utesnené. Počíta sa so systémom monitorovania miest možného úniku chladiacej kvapaliny, prijmú sa opatrenia, ktoré zabránia vzniku hustôt a prerušení obvodov, ktoré by mohli viesť k rádioaktívnym únikom a kontaminácii priestorov jadrovej elektrárne a okolia. Zariadenia reaktorového okruhu sú zvyčajne inštalované v hermeticky uzavretých boxoch, ktoré sú od ostatných miestností JE oddelené biologickou ochranou a nie sú počas prevádzky reaktora obsluhované. ventilačný systém, v ktorom sú k dispozícii čistiace filtre a zadržiavacie plyny, aby sa vylúčila možnosť znečistenia atmosféry. Služba radiačnej kontroly monitoruje dodržiavanie pravidiel radiačnej bezpečnosti personálom JE.

V prípade havárií v systéme chladenia reaktora, aby sa zabránilo prehriatiu a netesnosti plášťa palivovej tyče, je zabezpečené rýchle (v priebehu niekoľkých sekúnd) zablokovanie jadrovej reakcie; systém núdzového chladenia má autonómne napájanie.

Prítomnosť biologickej ochrany, špeciálne systémy. služby vetrania a núdzového chladenia a dozimetrického riadenia umožňujú úplnú ochranu obslužného personálu JE pred škodlivými účinkami rádioaktívneho žiarenia.

Zariadenie turbínovej haly jadrovej elektrárne je podobné ako v turbínovej hale tepelnej elektrárne. Charakteristickým znakom väčšiny jadrových elektrární je použitie pary relatívne nízkych parametrov, nasýtenej alebo mierne prehriatej.

Súčasne sú do turbíny inštalované oddeľovacie zariadenia, ktoré zabránia eróznemu poškodeniu lopatiek posledných stupňov turbíny časticami vlhkosti obsiahnutej v pare. Niekedy je potrebné použiť diaľkové separátory a ohrievače pary. Vzhľadom na to, že chladivo a nečistoty v ňom obsiahnuté sa aktivujú pri prechode aktívnou zónou reaktora, konštrukčné riešenie zariadenia turbínovej miestnosti a chladiaceho systému turbínového kondenzátora jednookruhových JE by malo úplne vylúčiť možnosť úniku chladiva. Na dvojokruhových JE s vysokými parametrami pary nie sú takéto požiadavky kladené na zariadenie turbínovej haly.

Časť tepelnej energie reaktora tejto jadrovej elektrárne sa vynakladá na dodávku tepla. Jadrové elektrárne sa okrem výroby elektriny využívajú aj na odsoľovanie morskej vody. JE, ktoré sú najmodernejším typom elektrární, majú oproti iným typom elektrární niekoľko významných výhod: za bežných prevádzkových podmienok absolútne neznečisťujú životné prostredie, nevyžadujú odkaz na zdroj surovín a podľa toho môžu byť umiestnené takmer všade, nové energetické jednotky majú kapacitu takmer rovnakú ako priemerná VE, faktor využívania inštalovaného výkonu v jadrových elektrárňach (80%) je však výrazne vyšší ako vo vodných elektrárňach alebo tepelné elektrárne. O hospodárnosti a účinnosti jadrových elektrární svedčí fakt, že z 1 kg uránu je možné získať toľko tepla, ako spálením asi 3000 ton uhlia.

Za normálnych prevádzkových podmienok nemajú jadrové elektrárne prakticky žiadne významné nevýhody. Nemožno si však nevšimnúť nebezpečenstvo jadrových elektrární za možných okolností vyššej moci: zemetrasenia, hurikány atď. - tu staré modely energetických blokov predstavujú potenciálne nebezpečenstvo radiačnej kontaminácie území v dôsledku nekontrolovaného prehrievania reaktora.

13. Záver

Po podrobnom štúdiu fenoménu elektrifikácie a štruktúry atómu som zistil, že atóm sa skladá z jadra a okolo neho záporne nabitých elektrónov. Jadro pozostáva z kladne nabitých protónov a nenabitých neutrónov. Pri elektrizovaní telesa vzniká na elektrizovanom telese buď nadbytok alebo nedostatok elektrónov. To určuje náboj tela. Existujú iba dva druhy elektrických nábojov - kladné a záporné náboje. Vďaka svojej práci som sa hlboko zoznámil s javmi elektrostatiky a zistil som, ako a prečo sa tieto javy vyskytujú. Napríklad blesk. So štruktúrou atómu úzko súvisí fenomén elektrostatiky. Atómy takých látok ako urán, rádium atď. Majú rádioaktivitu, energia atómu má veľký význam pre život celého ľudstva. Napríklad energia obsiahnutá v jednom grame uránu sa rovná energii uvoľnenej pri spaľovaní 2,5 tony ropy. V súčasnosti našla rádioaktívna energia atómov svoje uplatnenie v mnohých oblastiach života. Každým rokom sa stavia ďalšie a ďalšie jadrové elektrárne (jadrové elektrárne), rozvíja sa výroba ľadoborcov a ponoriek s jadrovým reaktorom. Atómová energia sa používa v medicíne na liečbu rôznych chorôb, ako aj v mnohých oblastiach národného hospodárstva. Nesprávne používanie energie môže predstavovať zdravotné riziko pre živé organizmy. Energia atómov môže byť pre ľudí prospešná, ak sa ju naučia správne používať.

Elektrifikácia telo Makroskopický telo zvyčajne elektricky ... úloha. 1 verzia. O elektrifikácia tel blízky kontakt medzi nimi je dôležitý ... by mal viesť k nabíjaniu telo... Inač elektrifikácia tel- vplyv na ...