Esboço de uma aula de física (8ª série) sobre o tema: Divisibilidade de uma carga elétrica. Elétron. A estrutura dos átomos

21.09.2019

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A carga elétrica pode ser transferida de um corpo para outro. Para fazer isso, você precisa tocar outro corpo com um corpo eletrificado e, em seguida, parte carga elétrica mudará para ele. A Figura 8, a mostra um dispositivo com o qual você pode descobrir se o corpo está eletrizado. É chamado eletroscópio. Em um eletroscópio, uma haste de metal é passada através de um plugue de plástico inserido em uma estrutura de metal, na extremidade da qual estão suspensas duas folhas de luz. O quadro é coberto com vidro em ambos os lados.

Desenhamos uma haste eletrificada ao longo da haste do eletroscópio. As folhas receberão cargas de mesmo sinal (o que estava no bastão) e se dispersarão (Fig. 8, b). O ângulo de divergência das folhas depende da carga que lhes foi comunicada. Quanto maior essa carga, mais forte eles se repelirão e, portanto, maior será o ângulo em que divergirão. Por outro lado, uma diminuição no ângulo de divergência dos folhetos indica uma diminuição na carga elétrica.

A Figura 9 mostra outro instrumento chamado eletrômetro. Em vez de folhetos, há uma seta dentro dele. Quando uma carga é comunicada à haste A (ou uma bola de metal colocada sobre esta haste), parte dela (de mesmo sinal) passa para a seta B. Partindo da haste, a seta gira em um determinado ângulo. Alterando este ângulo, pode-se julgar um aumento ou diminuição na carga elétrica.

Se você tocar um objeto carregado (por exemplo, uma bola de eletrômetro) com a mão, esse objeto será descarregado. Através da mão, a carga elétrica entrará em nosso corpo e será distribuída por sua superfície. A mesma coisa acontecerá se tocarmos a bola do eletrômetro não com a mão, mas com uma régua de metal.

Os objetos pelos quais as cargas elétricas podem passar são chamados condutores eletricidade. O corpo humano, metais, bem como soluções de sais e ácidos na água e no solo são bons condutores. E vice-versa, substâncias como âmbar, vidro, borracha, porcelana, ebonite, plástico, seda, nylon, querosene, ar, em condições normais não conduzem eletricidade e por isso são chamadas de não condutores ou dielétricos. Os isolantes são feitos de dielétricos. (Estritamente falando, os dielétricos também conduzem eletricidade. No entanto, a carga elétrica que passa pelo dielétrico leva Tempo dado, Muito de menos que isso carga, que sob as mesmas condições passa pelos condutores e, portanto, o vazamento de carga é muitas vezes imperceptível.)

Vamos nos voltar para a experiência. Vamos pegar dois eletrômetros idênticos e carregar um deles (Fig. 10, a). Se você conectar esses eletrômetros com uma haste de vidro, nenhuma mudança ocorrerá. Isso confirma que o vidro é um dielétrico. Se, no entanto, uma haste metálica A for usada para conectar os eletrômetros (Fig. 10, b), segurando-a por uma alça não condutora B, veremos que a carga inicial é dividida em duas partes iguais: metade da carga carga será transferida da primeira bola para a segunda. (Se a segunda bola fosse maior que a primeira, mais da metade da carga passaria para ela: quanto maior o corpo para o qual a carga é transferida, maior parte da carga passaria para ele. Com base nisso aterramento- transferência de carga para a Terra. Terra grande em comparação com os corpos sobre ele. Portanto, quando em contato com a Terra, um corpo carregado fornece quase toda a sua carga e torna-se praticamente neutro.)
10

Vamos continuar o experimento. Desconecte os eletrômetros e toque a segunda bola com a mão. A partir disso, ele perderá a carga - dispensado. Conecte-o novamente com a primeira bola, que tem metade da carga original restante. A carga restante será novamente dividida em duas partes iguais, e a quarta parte da carga original permanecerá na primeira bola. Da mesma forma, pode-se obter um oitavo, um décimo sexto da carga original, etc.

Surgem dúvidas: por quanto tempo você pode reduzir a cobrança? Existe um limite para a divisão da carga elétrica? Para descobrir isso, foi necessário realizar experimentos mais complexos e precisos do que os descritos acima, pois muito em breve a carga restante na bola se torna tão pequena que não pode ser detectada usando um eletrômetro escolar.

Experimentos mais precisos mostraram que a carga elétrica não pode ser reduzida indefinidamente: ela tem um limite de divisibilidade. Valor absoluto(módulo) da menor carga é denotado pela letra e e é chamado carga elementar:

e \u003d 0,00000000000000000016 C \u003d 1,6 10 -19 C.

Essa carga é bilhões de vezes menor do que a normalmente obtida em experimentos de eletrificação de corpos por atrito.

1. Para que servem os eletroscópios e eletrômetros? 2. Como, ter um eletrômetro carregado e objetos de várias substâncias, é possível estabelecer quais deles são condutores e quais não são? 3. Dê exemplos de condutores. 4. Quais substâncias são chamadas de dielétricos? Dar exemplos. 5. Descreva uma experiência que lhe permita realizar a divisão de cobranças. 6. É possível reduzir a carga indefinidamente? 7. O que é aterramento? Em que propriedade se baseia? 8. Que carga é chamada de elementar?

Lições objetivas:

mostrar que a carga elétrica pode ser dividida em partes;
apresentar aos alunos a eletrônica;
apresentar aos alunos o modelo planetário do átomo de Rutherford;
desenvolver a capacidade dos alunos para analisar, comparar, tirar conclusões.
desenvolver o pensamento dos alunos.

Auxílios visuais e equipamentos:

apresentação;
projetor multimídia;
eletroscópios, fio de metal com cabo isolado, hastes de vidro e ebonite, pedaços de pele, seda;
"sultões" em um suporte, máquina de eletróforo;
tabela " Sistema periódico elementos químicos de Mendeleev.

Durante as aulas

Atualização de conhecimento

Vamos eletrificar o "sultão" com a ajuda de uma máquina eletrófora. Por que as listras do "sultão" foram em direções diferentes?

Vamos informar os dois "sultões" com a ajuda de uma máquina de eletroforese, primeiro de cargas opostas e depois com os mesmos nomes. Explique os fenômenos observados. Por que as tiras de "sultões" são atraídas no primeiro caso e repelidas no segundo?

Qual é o nome do aparelho?

Vamos tocar a esfera do eletroscópio com um bastão de vidro eletrificado. Por que a agulha do eletroscópio desvia?

Qual é a interação elétrica de corpos carregados?

Vamos resolver as palavras cruzadas e descobrir sobre o que falaremos hoje na lição. (Slide 1)

Um método de transmitir uma carga elétrica a um corpo.

Substância que não conduz eletricidade.

Substância que conduz bem a eletricidade.

Um dispositivo usado para detectar e medir a carga elétrica.

Divisibilidade da carga elétrica.

Carregamos o eletroscópio, com a ajuda de um fio de metal o conectamos a um eletroscópio descarregado.

O que aconteceu? Por quê?

(Metade da carga da primeira bola passou para a segunda, a carga foi dividida em duas partes iguais) Vamos repetir o experimento. A carga da primeira bola também diminuiu pela metade. No primeiro eletroscópio permanecerá da carga inicial. Isso significa que a carga elétrica pode ser dividida.

Você acha que é possível dividir a carga indefinidamente?

Por quê? Existe um limite para a divisão de cobranças?

O cientista russo A.F. Ioffe e o cientista americano R. Milliken provaram que esta divisão tem um limite. Concluiu-se que existe na natureza uma partícula com a menor carga negativa. (Slide 3) Essa partícula foi chamada de elétron. (Slide 4)

Elétron - partícula elementar tendo uma carga negativa.

A partícula com a menor carga positiva é chamada de próton.

Elétrons e prótons fazem parte de um átomo.

A carga do próton é igual em valor absoluto à carga do elétron.

O cientista Rutherford comprovou experimentalmente o modelo planetário do átomo (Slide 5):

no centro do átomo há um núcleo carregado positivamente;
Elétrons carregados negativamente se movem ao redor do núcleo.

Por que você acha que o modelo do átomo é chamado de planetário?

O núcleo é formado por prótons e nêutrons.

Qual a carga dos prótons? Nêutrons? Você acha que um átomo tem uma carga elétrica?

O número de elétrons é igual ao número de prótons, o que significa que a carga do núcleo é igual em valor absoluto à carga dos elétrons, portanto, o átomo é neutro.

As massas do próton e do nêutron são muitas vezes maiores que a massa do elétron, de modo que a massa do átomo está concentrada no núcleo.

Átomos de diferentes elementos diferem uns dos outros no número de prótons, nêutrons e elétrons.

Encontre o alumínio na tabela periódica. (Slide 6)

Qual é o número de série do alumínio? Qual é a sua massa atômica?

Determine a composição dos átomos de hidrogênio, hélio e lítio. (Slides 7,8,9) Qual modelo de átomo é mostrado na figura? (Slide 10) Por que o átomo é neutro?

Um átomo que perdeu um ou mais elétrons terá uma carga positiva. É chamado de íon positivo.

Um átomo que ganhou um ou mais elétrons terá uma carga negativa. É chamado de íon negativo. (Slide 11)

Consolidação do material estudado.

Vamos verificar como você aprendeu o tópico da lição de hoje. (Slide 12.13)

______ está no centro do átomo

Movendo-se ao redor do núcleo ___________

O núcleo de um átomo é formado por ____________________

O núcleo tem uma carga _______________.

Os elétrons têm uma carga ______________.

Os prótons têm uma carga _______________.

Os nêutrons têm carga _______________.

Um átomo tem uma carga _______________.

Um átomo que perdeu um ou mais elétrons é chamado de ________________

Um átomo que ganhou um ou mais elétrons é chamado de _________.

Determine a composição do átomo e preencha a tabela (Slide 14):

Lição de casa: Parágrafo 29.30, exercício 11.

>>Física: Eletroscópio Divisibilidade da carga elétrica

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Se você tiver correções ou sugestões para esta lição,

Você já sabe que para explicar fenômenos térmicos, o conhecimento de estrutura molecular substâncias. É possível explicar o fenômeno da eletrização usando ideias sobre a estrutura molecular da matéria? Sabe-se que no estado normal, moléculas e átomos não possuem carga elétrica. Portanto, é impossível explicar a eletrificação pelo seu movimento. Se assumirmos que na natureza existem partículas que possuem carga elétrica, então a divisão da carga deve revelar o limite da divisão.

Arroz. 38. Carregando o eletroscópio

Vamos fazer o seguinte experimento. Carregamos o eletroscópio (Fig. 38) e, em seguida, usando um fio de metal, o conectamos a outro eletroscópio não carregado (Fig. 39). Assim que o fio tocar as bolas de ambos os eletroscópios, metade da carga da primeira bola irá para a segunda.

Arroz. 39. Divisibilidade da carga elétrica

Isso significa que a carga inicial é dividida em duas partes iguais.

Se um eletroscópio descarregado for novamente conectado ao primeiro eletroscópio, no qual permanece metade da carga original, então 1/4 da carga original permanecerá nele. Da mesma forma, cada uma dessas cargas separadas pode ser novamente dividida em duas partes iguais, e assim por diante.

Existe um limite para a divisão de cobranças? É possível obter uma carga de tal magnitude que não seja mais passível de divisão adicional?

Para responder a essas perguntas, experimentos ainda mais complexos tiveram que ser realizados. O fato é que a carga restante na esfera do eletroscópio se torna tão pequena que não pode ser detectada com a ajuda de um eletroscópio. Para tanto, para dividir a carga em pequenas porções, ela foi transferida não para bolas, mas para pequenos grãos de metal ou líquido. Depois disso, a carga obtida nesses pequenos corpos foi medida, que acabou sendo bilhões de bilhões de vezes menor do que nos experimentos que consideramos (veja a Fig. 38). Mas além de um determinado valor, a cobrança não poderia ser dividida. Isso sugeriu que existe uma partícula carregada que tem a menor carga que não pode ser separada.

Milliken Robert (1868-1953)
físico experimental americano. Provou empiricamente a existência de partículas com a menor carga. Prêmio Nobel

A existência das menores partículas com a menor carga elétrica foi comprovada por muitos experimentos. Tais experimentos foram realizados pelo cientista soviético Abram Fedorovich Ioffe e pelo cientista americano Robert Millicap. Em seus experimentos, eles eletrificaram pequenas partículas de poeira de zinco. A carga das partículas de poeira foi alterada e calculada. Isso foi feito várias vezes. Nesse caso, a cobrança acabou sendo diferente a cada vez. Mas todas as suas mudanças foram um número inteiro de vezes (ou seja, 2, 3, 4, etc.) mais do que uma certa carga mínima. Este resultado só pode ser explicado desta forma. Apenas a menor carga (ou um número inteiro de tais cargas) está ligada ou separada de um grão de zinco. Esta carga não é mais divisível. A partícula com a menor carga é chamada elétron.

Ioffe Abram Fedorovich (1880-1960)
Físico russo, acadêmico. Criador do russo escola científica. Realizou pesquisas sobre a medição da carga do elétron.

Pingente Charles Augustin (1763-1806)
Físico francês, engenheiro militar. Inventou um dispositivo para estabelecer as leis básicas das interações elétricas e magnéticas.

O elétron é muito pequeno. A massa de um elétron é 9,1 10 -31 kg. Essa massa é cerca de 3700 vezes menor que a massa da molécula de hidrogênio, que é a menor de todas as moléculas.

A carga elétrica é uma das propriedades básicas de um elétron. É impossível imaginar que a carga possa ser removida do elétron. Eles são inseparáveis um do outro.

A carga elétrica é uma grandeza física. É indicado pela letra q. O coulomb (C) é tomado como a unidade de carga elétrica. Esta unidade recebeu o nome do físico francês Charles Coulomb.

O elétron é a partícula com a menor carga negativa. Sua carga é -1,6 10 -19 C.

Questões

Como mostrar experimentalmente que uma carga elétrica é dividida em partes?
A carga elétrica tem um limite de divisibilidade?
Qual é o nome da partícula com a menor carga? O que você sabe sobre a carga e a massa de um elétron?

Tópico da lição

A estrutura do átomo.

Lições objetivas:

Educacional: introduzir o conceito de elétron como uma partícula com a menor carga elétrica, considerar modelos da estrutura do átomo de acordo com Thomson e Rutherford, dar uma ideia de íons positivos e negativos;

Desenvolver: desenvolver a capacidade dos alunos de analisar, comparar, tirar conclusões;

Educacional: a formação da ideia da materialidade do mundo, as relações de causa e efeito entre os fenômenos, a educação do interesse pelo assunto.