Zusätzliche Fragen und Aufgaben. Elektromagnetische und Lichtphänomene
LEKTION 1/1
Thema. Elektrische Wechselwirkungen
Zweck des Unterrichts: Schüler mit elektrischen Wechselwirkungen vertraut machen; Erklären Sie ihnen die physikalische Bedeutung des Ladungserhaltungssatzes und des Coulombschen Gesetzes.
Unterrichtsart: Lektion zum Erlernen neuer Materialien.
UNTERRICHTSPLAN
NEUES MATERIAL LERNEN
Die ersten Schritte zur Aufklärung der Natur der Elektrizität wurden bei der Untersuchung elektrischer Entladungen gemacht, die zwischen unterschiedlich geladenen Körpern entstehen. Solche Entladungen ähneln winzigen Blitzen.
Um das Aussehen all dieser Funken zu verstehen, machen wir uns mit einem der elektrischen Phänomene vertraut. Nehmen Sie einen Plastikkamm oder Füllfederhalter und fahren Sie damit mehrmals durch trockenes Haar oder einen Wollpullover. Seltsamerweise erhält der Kunststoff nach einer so einfachen Aktion eine neue Eigenschaft: Er beginnt, kleine Papierstücke, andere leichte Gegenstände und sogar dünne Wasserstrahlen anzuziehen.
Aus den durchgeführten Experimenten und Beobachtungen können wir schließen:
Ø Phänomene, bei denen Körper die Fähigkeit erlangen, andere Körper anzuziehen, werden als Elektrifizierung bezeichnet.
Im 17. Jahrhundert entdeckte der deutsche Wissenschaftler Otto von Guericke, dass elektrische Wechselwirkung nicht nur anziehend, sondern auch abstoßend wirken kann. Zu Beginn des 18. Jahrhunderts erklärte der französische Wissenschaftler Charles Dufay die Anziehung und Abstoßung elektrifizierter Körper mit der Existenz zweier Arten elektrischer Ladungen:
Ø Wenn Körper elektrische Ladungen der gleichen Art haben, stoßen sie sich ab, und wenn sie verschiedene Arten haben, ziehen sie sich an.
Körper, die die Fähigkeit zur elektrischen Wechselwirkung besitzen, werden als elektrifiziert bezeichnet. Wenn ein Körper elektrifiziert ist, spricht man von einer elektrischen Ladung.
Ø Elektrische Ladung ist eine physikalische Größe, die die Intensität elektromagnetischer Wechselwirkungen von Körpern oder Partikeln charakterisiert.
Ladungen unterschiedlicher Art werden als positiv und negativ bezeichnet. Die elektrische Ladung eines elektrifizierten Glasstabs, der über Seide gerieben wurde, wurde als positiv bezeichnet, und die Ladung eines Ebonitstabs, der über Fell gerieben wurde, wurde als negativ bezeichnet.
Körper, die keine elektrische Ladung besitzen, nennt man ungeladen oder elektrisch neutral. Manchmal verfügen solche Körper aber auch über die Fähigkeit, elektrische Wechselwirkungen durchzuführen.
Bei der Elektrifizierung hat der Körper einen Teil seiner Elektronen verloren und ist positiv geladen, während der Körper zusätzliche Elektronen aufgenommen hat – negativ. Die Gesamtzahl der Elektronen in diesen Körpern bleibt unverändert.
Bei der Elektrifizierung von Körpern gilt ein sehr wichtiges Gesetz – das Gesetz der Ladungserhaltung:
Ø in einem elektrisch isolierten Körpersystem bleibt die algebraische Summe der Ladungen aller Körper unverändert.
Dieses Gesetz besagt nicht, dass die Gesamtladungen aller positiv geladenen und aller negativ geladenen Teilchen jeweils getrennt gespeichert werden müssen. Bei der Ionisation eines Atoms entstehen im System zwei Teilchen: ein positiv geladenes Ion und ein negativ geladenes Elektron. Die gesamten positiven und negativen Ladungen nehmen zu, die gesamte elektrische Ladung bleibt jedoch unverändert. Es ist leicht zu erkennen, dass es immer einen Unterschied zwischen der Gesamtzahl aller positiven und negativen Ladungen gibt.
Das Gesetz der Erhaltung der elektrischen Ladung gilt auch, wenn geladene Teilchen Transformationen durchlaufen. So können bei der Kollision zweier neutraler (keine elektrische Ladung) Teilchen geladene Teilchen entstehen, aber die algebraische Summe der Ladungen der erzeugten Teilchen ist gleich Null: Neben positiv geladenen Teilchen entstehen auch negativ geladene.
Der französische Wissenschaftler Charles Coulomb untersuchte, wie die Wechselwirkungskraft zwischen geladenen Körpern von den Werten der Ladungen der Körper und vom Abstand zwischen ihnen abhängt. Coulomb berücksichtigte bei seinen Experimenten nicht die Größe der interagierenden Körper.
Eine Ladung, die auf einen Körper aufgebracht wird, dessen Abmessungen im Vergleich zu den Abständen zu anderen Körpern, mit denen er interagiert, klein sind, wird als Punktladung bezeichnet.
Das 1785 entdeckte Coulombsche Gesetz beschreibt quantitativ die Wechselwirkung geladener Körper. Es handelt sich um ein Grundgesetz, das durch Experimente festgestellt wurde und sich aus keinem anderen Naturgesetz ergibt.
Ø Festpunktladungen q 1 und q 2 interagieren im Vakuum mit einer Kraft F, direkt proportional zu den Modulen der Ladungen und umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstands r zwischen den Ladungen:
Der Wert des Proportionalitätskoeffizienten k hängt von der Wahl des Einheitensystems ab.
Die SI-Einheit der elektrischen Ladung ist nach dem Coulomb benannt – sie beträgt 1 Coulomb (C).
Der Proportionalitätskoeffizient k im Coulombschen Gesetz ist numerisch gleich k = 9·10 9 N·m2/Cl2. Die physikalische Bedeutung dieses Koeffizienten ist folgende: Zwei Punktladungen von jeweils 1 C, die sich in einem Abstand von 1 m voneinander befinden, interagieren mit einer Kraft von 9 109 N.
FRAGEN AN STUDENTEN WÄHREND DER PRÄSENTATION NEUER MATERIALIEN
Erste Ebene
1. Wie kann man geladene Körper bestimmen?
2. In welchen Fällen ziehen geladene Körper an und in welchen Fällen stoßen sie ab?
3. Unter welchen Bedingungen ist das Gesetz der Erhaltung der elektrischen Ladung erfüllt?
4. Wovon hängt die elektrische Wechselwirkungskraft zwischen geladenen Körpern ab?
5. Was sind die Gemeinsamkeiten und Unterschiede zwischen dem Gesetz der universellen Gravitation und dem Coulombschen Gesetz?
Zweites Level
1. Warum kann die Anziehungskraft von Papierstücken, die mit einem Kamm gerieben werden, nicht durch die Kräfte der Schwerkraft, der Elastizität und des Gewichts erklärt werden?
2. Hängt die Stärke der elektrischen Wechselwirkung vom Abstand zwischen geladenen Körpern ab? Untermauern Sie Ihre Antwort mit einem Beispiel.
3. Welche Art von Experiment kann verwendet werden, um das Gesetz der Erhaltung der elektrischen Ladung zu veranschaulichen?
4. Wie ändert sich die Kraft der Coulomb-Wechselwirkung zweier Punktladungen, wenn jede Ladung um den Faktor 3 zunimmt, wenn der Abstand zwischen ihnen um den Faktor 2 verringert wird?
KONSTRUKTION VON GELERNTEM MATERIAL
1. Warum wurde die elektrische Abstoßung fast zweitausend Jahre nach der Entdeckung der Anziehung entdeckt?
Zwei Körper erfahren eine elektrische Anziehung, wenn nur einer der Körper geladen ist, und zwar mit einer Ladung beliebigen Vorzeichens. Und elektrische Abstoßung manifestiert sich nur, wenn beide Körper geladen sind, und zwar notwendigerweise auf die gleiche Weise.
2. Als eine Milliarde Elektronen vom ersten Tröpfchen auf das zweite übertragen wurden, entstand zwischen ihnen eine elektrische Wechselwirkungskraft. Wie viele Elektronen müssen vom ersten Tröpfchen zum zweiten bewegt werden, damit sich diese Kraft vervierfacht?
3. Welchen Abstand haben Punktladungen von 4 und 6 nC voneinander, wenn die Kraft ihrer Wechselwirkung 6 mN beträgt?
4. Wie viele Elektronen müssen von einem Staubkorn auf ein anderes „übertragen“ werden, damit die Coulomb-Anziehungskraft zwischen Staubpartikeln im Abstand von 1 cm 10 μN beträgt? (Antwort: 2.1 109)
5. Die Ladungen zweier identischer kleiner Metallkugeln sind gleich q 1 = -2 nC und q 2 = 10 nC. Nachdem sich die Kugeln berührt hatten, wurden sie auf die vorherige Distanz auseinanderbewegt. Wie oft hat sich der Modul der Wechselwirkungskraft zwischen ihnen geändert?
Der Abstand zwischen den Kugeln sei r. Dann änderte sich der Modul der Wechselwirkungskraft zwischen ihnen von zu. Dabei ist q die Ladung jeder der Kugeln nach dem Kontakt. Nach dem Ladungserhaltungssatz gilt 2q = q 1 + q 2. Somit, 
Antwort: um das 1,25-fache verringert.
6. Zwei geladene Kugeln mit einem Gewicht von jeweils 20 mg hängen an einem Seidenfaden (siehe Abbildung). Die Ladungsmodule der Kugeln betragen 1,2 nC. Der Abstand zwischen den Kugeln beträgt 1 cm. Wie groß ist die Spannungskraft des Fadens an den Punkten A und B? Betrachten Sie die Fälle gleicher und ungleicher Gebühren. (Antwort: Die Spannungskraft des Fadens am Punkt A beträgt 0,39 mN; am Punkt B beträgt sie für gleiche Ladungen 0,33 mN und für ungleiche Ladungen 66 μN.)
WAS WIR IN DER LEKTION GELERNT HABEN
Phänomene, bei denen Körper die Fähigkeit erlangen, andere Körper anzuziehen, werden als Elektrifizierung bezeichnet.
Elektrische Ladung ist eine physikalische Größe, die die Intensität elektromagnetischer Wechselwirkungen von Körpern oder Partikeln charakterisiert.
In einem elektrisch isolierten Körpersystem bleibt die algebraische Summe der Ladungen aller Körper unverändert:
· Eine Ladung, die auf einen Körper aufgebracht wird, dessen Abmessungen im Vergleich zu den Abständen zu anderen Körpern, mit denen er interagiert, klein sind, wird als Punktladung bezeichnet.
· Festpunktladungen q 1 und q 2 interagieren im Vakuum mit einer Kraft F, die direkt proportional zu den Modulen der Ladungen und umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstands r zwischen den Ladungen ist:
Hausaufgaben
Riv1 Nr. 1,8; 1,9; 1,10; 1.11.
Riv2 Nr. 1.31; 1,32; 1,34, 1,35.
Riv3 Nr. 1,54, 1,55; 1,56; 1,57.
Die Erforschung elektrischer Phänomene begann im antiken Griechenland mit der Beobachtung, aus der später das Wort Elektrizität entstand. Es wurde festgestellt, dass Bernstein beim Reiben mit Wolle kleine Gegenstände anzieht – zum Beispiel Flusen und Federn. Bernstein bedeutet im Griechischen Elektron, daher wird diese Art der Wechselwirkung elektrisch genannt.
Heute kann jeder dieses berühmte altgriechische Experiment auch ohne Bernstein wiederholen.
Lassen Sie uns Erfahrung sammeln
Kämmen Sie trockenes Haar mit einem Plastikkamm und halten Sie ihn nah an die kleinen Papierstücke, ohne diese zu berühren. Papierstücke werden vom Kamm angezogen (Abb. 49.1).
Elektrische Wechselwirkungen werden durch das Vorhandensein elektrischer Ladungen in Körpern verursacht.
Ein Körper, der elektrisch geladen ist, wird als elektrisch geladen (oder einfach geladen) bezeichnet, und die Übertragung elektrischer Ladungen auf Körper wird als Elektrifizierung bezeichnet.
Geriebener Bernstein erhält die Fähigkeit zur elektrischen Wechselwirkung, da er beim Reiben elektrisiert wird. Später stellte sich heraus, dass Bernstein keine Ausnahme ist: Viele Körper werden durch Reibung elektrisiert. Sie selbst haben wahrscheinlich schon mehr als einmal einen „Stromschlag“ gespürt, wenn Sie eine andere Person nach dem Aus- oder Anziehen von Wollkleidung berührt haben. Dies ist auch das Ergebnis der Elektrifizierung während der Reibung.
Experimente mit elektrifizierten Körpern – beispielsweise eingerieben mit Bernstein oder einem Kamm – zeigen, dass elektrifizierte Körper ungeladene Objekte anziehen. Im Folgenden werden wir sehen, dass diese Anziehung auch auf die Wechselwirkung elektrischer Ladungen zurückzuführen ist.
1. Viele Hausfrauen versuchen, Staub so gründlich wie möglich von Möbeln zu wischen, und reiben die Oberfläche der Möbel lange Zeit mit einem trockenen Tuch ab. Doch je mehr man es versucht, desto schneller setzt sich der Staub wieder auf den „gut abgewischten“ Oberflächen ab. Das Gleiche passiert, wenn Sie einen Computer- oder Laptop-Monitor vorsichtig mit einem trockenen Tuch abwischen. Wie ist das zu erklären?
Um bei Elektrizitätsexperimenten in der Schule geladene Körper zu erhalten, reibt man meist einen Ebonitstab mit Wolle oder einen Glasstab mit Seide. (Ebonit ist ein schwarzer Feststoff aus Schwefel und Gummi.) Dadurch werden die Stäbchen elektrisch aufgeladen.
Lassen Sie uns Erfahrung sammeln
Lassen Sie uns eine Leichtmetallhülse (Metallzylinder) elektrisieren, indem wir sie berühren, während sie aufgeladen ist. Glasstab und die andere Hülse durch Berühren mit einem geladenen Ebonitstab. Wir werden sehen, dass sich die Ärmel anziehen (Abb. 49.2, a).
Aber zwei Patronen, die mit Hilfe desselben Stabes elektrisiert werden, stoßen sich immer ab – unabhängig davon, mit welchem Stab wir die Patronen elektrifiziert haben (Abb. 49.2, b, c). 
Dieses Experiment zeigt, dass es zwei Arten elektrischer Ladungen gibt: Ladungen derselben Art stoßen sich ab und Ladungen unterschiedlicher Art ziehen sich an. Häufiger sprechen sie nicht über die Typen, sondern über die Anzeichen von Ladungen und nennen sie positiv und negativ. Tatsache ist, dass Ladungen mit entgegengesetzten Vorzeichen sich gegenseitig aufheben können (so wie die Summe einer positiven und einer negativen Zahl gleich Null sein kann). Also,
Elektrische Ladungen haben zwei Vorzeichen – positiv und negativ.
Die Ladung eines mit Seide geriebenen Glasstabs gilt als positiv, die Ladung einer mit Fell oder Wolle geriebenen Ebonitfeile gilt als negativ.
Körper, die eine Ladung mit dem gleichen Vorzeichen haben, werden als mit dem gleichen Vorzeichen geladen bezeichnet, und Körper, die Ladungen mit unterschiedlichem Vorzeichen haben, werden als gegensätzlich geladen bezeichnet.
Das haben die oben geschilderten Erfahrungen gezeigt
Gleichgeladene Körper stoßen sich ab und entgegengesetzt geladene Körper ziehen sich an..
2. a) Können die Ladungen von drei Kugeln so sein, dass sich jedes Kugelpaar gegenseitig abstößt? gegenseitig angezogen?
b) Ist es möglich, ohne Verwendung anderer Körper oder Instrumente zu bestimmen: Welches Vorzeichen hat die Ladung jeder Kugel? Haben alle Kugeln die gleiche Ladung?
c) Beschreiben Sie ein Experiment, mit dem Sie das Vorzeichen der Ladung jeder Kugel bestimmen können.
Körper, die keine elektrische Ladung besitzen, nennt man ungeladen oder elektrisch neutral. Fast alle Körper um uns herum sind neutral. Das heißt aber nicht, dass sie keine elektrische Ladung haben!
Im Gegenteil, jeder Körper enthält eine große Anzahl positiv und negativ geladener Teilchen. Sowohl die gesamte positive Ladung als auch die gesamte negative Ladung dieser Teilchen sind enorm (das werden wir bald sehen). Diese positiven und negativen Ladungen kompensieren sich jedoch mit sehr großer Genauigkeit.
2. Elektrische Ladungsträger
Elektrische Ladung wird nur von geladenen Teilchen getragen. Ohne Teilchen existiert keine elektrische Ladung.
Geladene Teilchen werden elektrische Ladungsträger genannt. Wenn sie sich in einer Substanz bewegen können, nennt man sie freie Träger elektrischer Ladung oder einfach freie Ladungen.
Am häufigsten fungieren Elektronen als freie Ladungen. Wie Sie bereits aus Ihrem Physikkurs an der High School wissen, bewegen sich diese sehr leichten negativ geladenen Teilchen um einen massiven (im Vergleich zu Elektronen) positiv geladenen Atomkern. Es sind Elektronen, die in Metallen freie Ladungsträger sind.
Auch Ionen, also Atome, die ein oder mehrere Elektronen verloren oder dazugewonnen haben, können eine elektrische Ladung tragen. (Von dem griechischen „Ion“ – Wanderer.) Ein Atom, das ein oder mehrere Elektron(e) verloren hat, wird zu einem positiv geladenen Ion, und ein Atom mit einem oder mehreren überschüssigen Elektron(en) wird zu einem negativ geladenen Ion.
Beispielsweise sind in einer Kochsalzlösung (NaCl) die freien Ladungen positiv geladene Natriumionen und negativ geladene Chlorionen.
3. In welches Ion (positiv oder negativ geladen) verwandelt sich ein Atom, das ein Elektron verliert?
4. Wie verändert sich die Masse eines Atoms, wenn es zu einem positiven Ion wird? negatives Ion?
Die Elektronen, die am weitesten vom Kern entfernt sind, sind schwächer an den Kern gebunden. Wenn also zwei Körper in engem Kontakt stehen, können Elektronen von einem Körper zum anderen wandern (Abb. 49.3). Dies erklärt, warum Körper beim Reiben oft elektrisiert werden. 
Durch die Elektrifizierung entsteht in einem Körper ein Überschuss an Elektronen, der dadurch eine negative elektrische Ladung erhält, in einem anderen Körper kommt es zu einem Elektronenmangel, wodurch er eine positive Ladung erhält.
3. Leiter und Dielektrika
Stoffe, die freie elektrische Ladungsträger enthalten, werden als Leiter bezeichnet.
Alle Metalle sind gute Leiter. Auch Lösungen von Salzen und Säuren sind Leiter – solche Flüssigkeiten nennt man Elektrolyte. (Von griechisch „litos“ – zersetzbar, löslich.) Elektrolyte sind zum Beispiel Meerwasser und Blut.
In Metallen sind freie Ladungen Elektronen und in Elektrolyten sind freie Ladungen Ionen.
Stoffe, in denen keine freien elektrischen Ladungsträger vorhanden sind, werden Dielektrika genannt.
Dielektrika sind viele Kunststoffe und Stoffe, trockenes Holz, Gummi, Glas sowie viele Flüssigkeiten – zum Beispiel Kerosin und chemisch reines (destilliertes) Wasser. Gase, einschließlich Luft, sind ebenfalls Dielektrika.
Obwohl es in Dielektrika keine freien Ladungen gibt, bedeutet dies nicht, dass sie nicht an elektrischen Phänomenen beteiligt sind. Tatsache ist, dass es in Dielektrika gebundene Ladungen gibt – das sind Elektronen, die sich nicht durch die gesamte Probe einer Substanz, aber innerhalb eines Atoms oder Moleküls bewegen können.
Wie wir weiter unten sehen werden, führt dies dazu, dass Dielektrika die Wechselwirkung geladener Körper erheblich beeinflussen: Sie können sie beispielsweise um das Zehnfache schwächen.
Aufgrund der Verschiebung gebundener Ladungen werden ungeladene dielektrische Körper (z. B. Papierstücke) von geladenen Körpern angezogen. Wir werden uns dies weiter unten genauer ansehen.
4. Elektrifizierung durch Einfluss
Aufgrund der Tatsache, dass in Leitern freie Ladungen vorhanden sind, können Leiter aufgeladen werden, ohne sie überhaupt mit geladenen Körpern zu berühren. In diesem Fall werden die Körper mit Ladungen entgegengesetzten Vorzeichens belastet.
Lassen Sie uns Erfahrung sammeln
Verbinden wir zwei auf einem Holztisch liegende Metallhülsen 1 und 2 mit einem Leiter. Dann bringen wir, ohne den Leiter zu entfernen, 1 positiv geladenen Stab zur Hülse, ohne die Hülse damit zu berühren (Abb. 49.4, a). Ein Teil der freien Elektronen, die vom geladenen Stab angezogen werden, wandert von Hülse 2 zu Hülse 1. Dadurch wird Hülse 2 positiv und Hülse 1 negativ geladen. 
Ohne den geladenen Stab zu entfernen, entfernen wir den Leiter, der die Hülsen verbindet (Abb. 49.4, b). Sie bleiben geladen und ihre Ladungen sind gleich groß, haben aber entgegengesetzte Vorzeichen.
Jetzt können Sie den geladenen Stick entnehmen: Die Ladung bleibt auf den Patronen zurück.
Diese Methode der Elektrifizierung von Körpern wird Elektrifizierung durch Einfluss genannt.
Bitte beachten Sie: Die Elektrifizierung durch Einflussnahme ist auf die Umverteilung der Ladungen zurückzuführen. Die algebraische Summe der Ladungen der Körper bleibt gleich Null: Die Körper erhalten Ladungen gleicher Größe und entgegengesetzten Vorzeichens.
5. Erzählen Sie im Detail, wie und warum sich das Ergebnis des beschriebenen Experiments ändern würde, wenn zuerst der geladene Stab und dann der die Hülsen verbindende Leiter entfernt würde. Illustrieren Sie Ihre Geschichte mit schematischen Zeichnungen.
6. Erklären Sie, warum die Person im oben beschriebenen Experiment den Metallstab, der die Hülse verbindet, am Holzgriff hält. Beschreiben Sie, was passieren würde, wenn eine Person während dieses Experiments einen Metallstab direkt mit der Hand halten würde. Bedenken Sie, dass der menschliche Körper ein Dirigent ist.
5. Warum werden ungeladene Körper von geladenen angezogen?
Lassen Sie uns nun herausfinden, warum ungeladene Körper von geladenen angezogen werden.
Lassen Sie uns Erfahrung sammeln
Bringen wir einen positiv geladenen Stab näher an die ungeladene Metallhülse (Abb. 49.5). Die freien Elektronen der Hülse werden vom positiv geladenen Stab angezogen, sodass auf dem Teil der Hülse, der dem Stab am nächsten liegt, eine negative elektrische Ladung entsteht und auf dem entfernteren Teil aufgrund des Elektronenmangels eine positive Ladung entsteht. 
Dadurch wird die Hülle vom Stab angezogen, da die negativen Ladungen auf der Hülle näher am Stab sind.
7. Erklären Sie, warum eine ungeladene Metallhülse auch von einem negativ geladenen Stab angezogen wird.
Ein ungeladener Leiter wird also aufgrund der Umverteilung der freien Ladungen im ungeladenen Leiter von einem geladenen Körper mit einer Ladung beliebigen Vorzeichens angezogen.
8. Abbildung 49.6 zeigt das Zusammenspiel der Hülsen A und B sowie der Hülsen B und C. Es ist bekannt, dass Hülse A positiv geladen ist.
a) Können wir sagen, dass Patrone B geladen ist? Wenn ja, was ist das Zeichen seiner Ladung?
c) Ist es möglich vorherzusagen, wie die Hülsen A und C interagieren werden?
Ein ungeladenes Dielektrikum wird auch von einem Körper angezogen, der eine Ladung beliebiger Vorzeichen aufweist. Dies wird durch die Verschiebung gebundener Ladungen im Dielektrikum erklärt: Auf der Oberfläche des Dielektrikums erscheinen Ladungen unterschiedlichen Vorzeichens, Ladungen mit entgegengesetztem Vorzeichen befinden sich näher am geladenen Körper. Dies führt zu Anziehung.
Im Folgenden betrachten wir die Verschiebung gebundener Ladungen in einem Dielektrikum genauer.
6. Die Rolle elektrischer Wechselwirkungen
Die Existenz von Atomen beruht auf der elektrischen Wechselwirkung positiv geladener Kerne und negativ geladener Elektronen.
Auch die Wechselwirkung von Atomen und Molekülen ist elektrischer Natur: Dadurch verbinden sich Atome zu Molekülen und aus Atomen und Molekülen entstehen flüssige und feste Körper. Die elektrische Wechselwirkung neutraler Atome und Moleküle wird durch die ungleichmäßige Verteilung der elektrischen Ladung in ihnen erklärt.
Elektrische Wechselwirkungen sind auch für viele Prozesse in einem lebenden Organismus verantwortlich. Insbesondere Impulse in Nervenzellen, einschließlich Gehirnzellen, sind elektrischer Natur.
Elektrische Wechselwirkungen sind um ein Vielfaches intensiver als gravitative Wechselwirkungen. Beispielsweise übersteigt die Kraft der elektrischen Abstoßung zwischen zwei Elektronen die Kraft ihrer gravitativen Anziehung um etwa das 4 * 10 42-fache. Im Vergleich zu dieser riesigen Zahl erscheint sogar Avogadros Konstante winzig! In § 50 werden wir diese vergleichende Bewertung der Kräfte der elektrischen und gravitativen Wechselwirkung überprüfen.
Aber wenn die elektrische Wechselwirkung so stark ist, warum bemerken wir sie dann um uns herum so selten?
Tatsache ist, dass fast alle Körper um uns herum elektrisch neutral sind: Die enorme positive elektrische Gesamtladung der Atomkerne wird mit sehr hoher Genauigkeit durch die ihr gleich große negative Gesamtladung der Elektronen kompensiert.
Nur dank dieser Kompensation bemerken wir nicht, wie groß die Kräfte der elektrischen Wechselwirkung im Inneren der Substanz „verborgen“ sind.
Dieser gegenseitige Ladungsausgleich in den uns umgebenden Körpern bedeutet jedoch nicht, dass sich elektrische Kräfte nicht in irgendeiner Weise, beispielsweise in mechanischen Phänomenen, manifestieren. Tatsächlich haben wir diese Kräfte beim Studium der Mechanik implizit berücksichtigt.
Wie Sie sich erinnern, werden in der Mechanik drei Arten von Kräften berücksichtigt – Gravitationskräfte, elastische Kräfte und Reibungskräfte. Zwei dieser Kräfte – die elastische Kraft und die Reibungskraft – werden durch die Wechselwirkung von Atomen und Molekülen verursacht, aus denen Körper bestehen, und die Wechselwirkung von Atomen und Molekülen ist, wie wir bereits wissen, elektrischer Natur. 
Zusätzliche Fragen und Aufgaben
9. Zwei identische Ärmel hängen nebeneinander an gleich langen Fäden. Am roten Faden hängt eine geladene Patronenhülse, am blauen Faden eine ungeladene. Welcher Faden wird stärker aus der Vertikalen abgelenkt?
10. Zwei an Fäden nebeneinander hängende Metallhülsen stoßen sich gegenseitig ab. Wie interagieren diese Hüllen, wenn Sie eine davon mit der Hand berühren?
11. Abbildung 49.7 zeigt, wie die Ärmel A und B sowie die Ärmel B und C interagieren.
a) Was lässt sich zum Vorwurf des Falles B sagen?
b) Was lässt sich über die Ladung im Fall C sagen? 
12. Eine Leichtmetallkugel hängt zwischen zwei vertikalen Metallplatten, deren Ladungen entgegengesetzte Vorzeichen haben (Abb. 49.8). Beschreiben Sie, was passiert, nachdem der Ball eine der Platten berührt.
TICKET Nr. 1
1 . Warum wird in Sicherungen Bleidraht verwendet? Wenn der Strom den zulässigen Wert überschreitet, schmilzt der Draht im Stecker und der Stromkreis wird geöffnet.
2. Wo sind Sicherungen in der Wohnung installiert? In der Telefonzentrale vor der Wohnung.
3. Verfügen eigenständige Elektrogeräte wie Fernseher über Sicherungen? Ja.
Gibt es andere Sicherungsausführungen? Existieren. Konstruktionsbedingt können Sicherungen mit Gewinde (Stecker) oder rohrförmig sein.
Für normale Sicherungen werden neben Steckern mit Schmelzeinsätzen auch Steckautomaten hergestellt, die anstelle von Steckern in den gleichen Sockel eingeschraubt werden. Bei Überlastung und Kurzschlüssen in der Leitung schaltet die Maschine mit ihren Kontakten die Leitung ab. Per Knopfdruck wird der Stromkreis wiederhergestellt. Ein weiterer Knopf dient zum Ausschalten des Stromkreises (anstelle eines Schalters).
FAHRKARTE№ 2
1. Welche Hypothese versuchte Ampere mit seinen Experimenten zu überprüfen? Was ist unter dem Begriff „elektrischer Konflikt“ zu verstehen? Wenn ein Stromleiter immer von magnetischen Kräften umgeben ist, dann muss der „elektrische Konflikt“ nicht nur zwischen dem Draht und der Magnetnadel auftreten, sondern auch zwischen den beiden Drähten, durch die der Strom fließt. „elektrischer Konflikt“-Interaktion
2. Spielt der Abstand zwischen ihnen eine Rolle bei der Überprüfung der Wechselwirkung zwischen stromführenden Leitern? Ja, weil Die Kraft nimmt mit zunehmender Entfernung ab.
3. Wie verhalten sich zwei stromdurchflossene Magnete, wenn sie nebeneinander eingebaut sind? dass nebeneinander installierte Magnetspulen sich wie zwei Magnete verhalten, wenn Strom durch sie fließt.
Ticket Nr. 3
1. Wie hängt die Schmelztemperatur von Eis vom Außendruck ab? Berechnungen zeigen jedoch, dass eine 60 kg schwere Person, die auf Schlittschuhen steht, einen Druck von etwa 15 atm auf das Eis ausübt. Das bedeutet, dass der Schmelzpunkt von Eis unter Schlittschuhen nur um 0,11 °C sinkt. Dieser Temperaturanstieg reicht eindeutig nicht aus, um das Eis unter dem Druck von Schlittschuhen beim Schlittschuhlaufen, beispielsweise bei –10 °C, zu schmelzen
2. Nennen Sie zwei Beispiele, die das Entstehen von Überdruck beim Gefrieren von Wasser veranschaulichen. Eis zerbricht eine Glasflasche im Gefrierschrank.
3. Bei welchem Prozess kann beim Schlittschuhlaufen Wärme freigesetzt werden, die in das schmelzende Eis übergeht? Reibung.
TICKET Nr. 4
1. Warum wurde in dem beschriebenen Experiment eine Batterie mit Kondensatoren verwendet? Wenn die Kondensatoren geladen werden, erhöht sich die Potentialdifferenz zwischen den Elektroden und damit die Feldstärke im Gas
2.Welche Art von Entladung kann man einem Blitz zuordnen? Funkenentladung.
3.Wann blitzt es zwischen den Wolken? Bei ausreichender Feldstärke
4.Kann es zwischen den Wolken und der Erde zu Blitzen kommen? Erklären. Gewitterwolken tragen große elektrische Ladungen.
Ticket Nr. 5
1. Wussten Sie, dass sich in unserem Land eine Menge radioaktiver „Müll“ angesammelt hat und dieser mittlerweile eine echte und gewaltige Gefahr für unser Leben und unsere Gesundheit darstellt? Woher kommt dieser „Müll“? Die in den letzten Jahrzehnten weit verbreitete Kernenergie hinterlässt eine Menge radioaktiver Abfälle.
2. Welche Folgen könnte es für die Umwelt haben, wenn dieses Problem nicht gelöst wird? Dieser Abfall sammelt sich an und stellt eine extreme Strahlengefahr für große Gebiete Russlands und der Nachbarländer dar.
3. Was denken Sie: Welche Methode der Abfallentsorgung ist teurer – die explosive Verglasungsmethode oder die traditionelle Methode, die den Bau von Grabstätten aus Beton erfordert? Warum? (Antwort: Die traditionelle Methode ist teurer: Um sie umzusetzen, ist es notwendig, zusätzlich zu den Grabstätten einen Komplex von Dienstleistungsunternehmen zu errichten und konstante Parameter der Grabstätten aufrechtzuerhalten – Druck, Temperatur, Luftfeuchtigkeit.)
4. Ist es aus Ihrer Sicht möglich, das vorgeschlagene Projekt zur Abfallentsorgung mittels unterirdischer Atomexplosionen mit dem von Russland unterzeichneten Vertrag über das umfassende Verbot von Nuklearversuchen zu „vereinen“, dessen unbefristete Verlängerung unser Land befürwortet? Es ist möglich, weil Die Beerdigung ist kein Test.
Ticketnummer 6.
1 Warum schlägt das Experiment fehl, wenn die Luft im Zylinder langsam komprimiert wird? Da sich der Kraftstoff nicht selbst entzünden kann.
2 Warum wird für das Experiment Äther verwendet? Dieselmotor
3. Welcher Motor: ein Vergaser-Verbrennungsmotor oder ein Dieselmotor ist umweltfreundlicher? Dieselmotoren haben einen höheren Wirkungsgrad als herkömmliche, sind aber aufwändiger in der Herstellung und im Betrieb.
4. Warum sind Dieselmotoren effizienter als Vergasermotoren? Es fließt mehr Treibstoff in die Arbeit.
Ticket 7
1. Was ist das Phänomen der elektromagnetischen Induktion? Das Auftreten eines Induktionsstroms, wenn sich ein magnetischer Fluss oder ein Wirbelfeld ändert.
2. Kann der Transformator mit Gleichstrom betrieben werden? Ein Transformator wandelt elektrischen Wechselstrom um
3. Wie hoch sind die Verluste der übertragenen Leistung in Transformatoren? Im Durchschnitt 15-20 %.
4. Warum besteht der Transformatorkern aus Platten? Um eine Erwärmung durch Foucault-Ströme zu vermeiden.
TICKET Nr. 8
1.Welches physikalische Phänomen liegt dem Erscheinen des St. Elmo-Feuers zugrunde? Corona-Entladung.
2. Warum erscheint dieses Leuchten nicht auf einem flachen Metalldach? Kein Rand.
3. Ist es gefährlich, sich auf einem Schiff in der Nähe der Feuer von St. Elmo aufzuhalten? Ja, wenn die Feldstärke hoch ist.
4. Wie kann man St. Elmo's Fire bekommen? Schere und eine Plexiglasscheibe.
Ticket Nr. 9
1. Ist die Geschwindigkeit des Pendels gleich?
2. Ist die Beschleunigung konstant, wenn sich ein Pendel bewegt? Nein, es ändert sich nach einem Sinusgesetz
3. Wovon hängt die Schwingungsdauer ab? Von der Länge des Fadens.
4.Was ist die Eigenschaft des Isochronismus? Die Eigenschaft der Unabhängigkeit der Schwingungsdauer eines Pendels von der Amplitude wird Isochronismus genannt.
Ticket Nr. 10
1. Was ist das Phänomen des Wasserschlags? Was sind die Bedingungen für sein Auftreten? Das Phänomen des Wasserschlags, der aus einem starken Druckanstieg mit einem plötzlichen Abfall der Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit besteht, wird in Geräten verkörpert, die hydraulische Widder genannt werden.
2. Was ist der Grund für den Druckanstieg am unteren Ende der Hydraulikzylinder-Rohrleitung? Unter dem Einfluss des zunehmenden dynamischen Wasserdrucks schließt das am unteren Ende der Rohrleitung befindliche Prallventil und aufgrund der Trägheit des bewegten Wassers und seiner Inkompressibilität steigt der Druck hier stark an.
3. Was bestimmt die Notwendigkeit, spezielle Geräte – Druckstabilisatoren – in den Rohren von Heizungsnetzen zu installieren?
Um einen Bruch zu verhindern.
4.Wo kann ein Hydraulikzylinder eingesetzt werden? nutzt nur das Potenzial eines kleinen Staudamms oder auch nur die natürliche Topographie eines Flusses.
Ticketnummer 11.
1. Was bedeutet das Wort Synthese? Man kann Kerne durch Erhitzen auf hohe Temperaturen dazu bringen, näher zusammenzurücken, wenn sich Kerne infolge gewöhnlicher Kollisionen auf so kleine Entfernungen annähern können, dass Kernkräfte reagieren und es zur Fusion kommt
2. Wird bei einer Kernreaktion immer Energie freigesetzt? Ja
3. Welche Probleme gibt es bei der Kontrolle der Kernfusion? Das Problem der Nutzung der Kernfusion für friedliche Zwecke, beispielsweise zur Erzeugung elektrischer Energie, beruht auf dem sehr schwierigen Problem der Aufrechterhaltung der Reaktion.
Ticket Nr. 12
1. Warum und zu welchen Zwecken werden Metalldetektoren eingesetzt? Sie verringert sich beispielsweise, wenn eine Inspektion nur zum Zwecke der Detektion großer Metallgegenstände durchgeführt werden muss. Und kleine Gegenstände – Schlüssel, Brillengestelle, Stifte – lösen keinen Detektoralarm aus.
2. Wie verstehen Sie die „Betriebsfrequenz“-Eigenschaft eines Geräts?( Häufigkeit der Änderung der Stromrichtung pro Sekunde) Ist es gross?( niedrig)
3. Welches physikalische Gesetz liegt der Funktionsweise des beschriebenen Metalldetektors zugrunde? Welche anderen Wörter nennen wir „induzierter Strom“?( Induktion) Gesetz der elektromagnetischen Induktion
4. Wie kann man mit einem Metalldetektor einen Sprengkörper in einer Plastikhülle erkennen? Elektrische Ströme entstehen in jedem metallischen (und sogar elektrisch leitenden) Gegenstand, der sich in der Nähe befindet und unter dem Einfluss eines solchen sich ändernden Magnetfelds steht.
TICKET Nr. 13
1.Welcher Geräuschpegel ist für den Menschen ungefährlich? 0 20-30 dB
2. Wie hoch ist der zulässige Lärmpegel für Menschen? Der zulässige Grenzwert steigt auf ca. 80 dB
3. Wie heißt die Wissenschaft, die die Auswirkungen von Schall und Lärm auf den Menschen untersucht? Audiologie
4.Wie wirken sich übermäßige Lärmpegel auf den Menschen aus? psychische Auswirkungen, Müdigkeit, anhaltende Schlaflosigkeit und Arteriosklerose
Ticket Nr. 14
1.Welche anderen Wärmekraftmaschinen außer Verbrennungsmotoren haben negative Auswirkungen auf die Umwelt? Gas, Strahl, Dampf
2.Welche Folgen hat der flächendeckende Einsatz von Wärmekraftmaschinen in Energie und Verkehr? ? zur Umweltverschmutzung
3.Wozu kann ein Anstieg der Erdtemperatur führen? Ein weiterer Anstieg der Kohlendioxidkonzentration in der Atmosphäre kann zum sogenannten „Treibhauseffekt“ führen.
4.Was wird getan, um die Natur zu schützen? der Einsatz von Dieselmotoren, der Einsatz von Elektromotoren im Transportwesen oder von Motoren, deren Kraftstoff Wasserstoff ist, die Entwicklung von Autos, die mit Solarenergie betrieben werden.
Ticket Nr. 15
1. Was ist der Unterschied zwischen Ultraschall und vom Menschen wahrgenommenen Schallwellen? Menschen können Ultraschallwellen nicht hören, aber wir können Schallwellen hören
2. Was nennt man eine Kavitationsblase? Welcher Effekt entsteht, wenn Kavitationsblasen „kollabieren“? Kavitation – die Bildung einer großen Anzahl mikroskopischer Blasen in einer Lösung, die mit Gas, Dampf und deren Mischung gefüllt sind; diese Blasen entstehen beim Durchgang einer akustischen Welle während der Verdünnungshalbperiode. Unter dem Einfluss einer Druckdifferenz wird beim Auftreten und „Zusammenfallen“ von Blasen die Haftung kontaminierter Mikropartikel an den Fasern von Produkten gestört und deren Entfernung durch Tenside in der Waschlösung aus Waschpulver oder Seife erleichtert.
3. Warum hat der Ultraschallschwingungssender am häufigsten die Form einer Kugel oder einer Scheibe? Denn es gibt eine große Strahlungsoberfläche.
4. Versuchen Sie zu erklären, warum LED-Anzeigen an Netzteilen angebracht sind. Antwort: Zur Ermittlung des Betriebszustandes des Gerätes.
Ticket Nr. 16
1. Wie schwimmen manche Insekten, wie z. B. Stenus, auf dem Wasser und nutzen sogar Oberflächenspannungskräfte, um sich fortzubewegen? Dadurch fungiert die Oberfläche als eine Art Film, der die gesamte Flüssigkeitsmasse zusammenzieht.
2. Warum hat eine Blase immer eine Kugelform? ? Die äußere Wasserschicht drückt auf die Luft und komprimiert sie
3. Sind Oberflächenspannungskräfte von der Temperatur abhängig? Sie hängen davon ab, dass die Bewegungsgeschwindigkeit der Moleküle auf der Wasseroberfläche zunimmt.
4. Wie kann man die Oberflächenspannung messen? Verwendung eines speziellen DPN-Dynamometers. An der Feder ist eine Platte befestigt, die auf die Flüssigkeitsoberfläche abgesenkt wird. Beim Anheben der Platte wird die Feder gedehnt und die Kraft, die die Platte hält, wird auf der Dynamometerskala aufgezeichnet. Dies wird die Kraft der Oberflächenspannung sein.
Ticket Nr. 17
1. Nennen Sie die Besonderheit der Wärmeleitfähigkeit als Art der Wärmeübertragung. Warum ist Luft ein schlechter Wärmeleiter? Antwort: Es gibt zwei Arten der Wärmeübertragung: Leitung und Konvektion. Die Wärmeleitfähigkeit hängt von der Art des Stoffes ab. Luft ist ein Gas, der Abstand zwischen den Molekülen ist groß, Kollisionen sind selten und die Energieübertragung ist minimal. Diese Eigenschaft der Luft wird bei Doppelglasfenstern genutzt.
2. Bei starkem Frost frieren Vögel beim Fliegen häufiger als beim Stillsitzen. Wie lässt sich das erklären? Warum schlafen viele Tiere bei kaltem Wetter zusammengerollt? Antwort 1. Während des Fluges sind die Flügel des Vogels ausgebreitet und der Körper ist nicht vor Frost geschützt. Wenn ein Vogel still sitzt, behindern seine Flügel die Wärmeübertragung. 2. Tiere schlafen zusammengerollt, um die an der Wärmeübertragung beteiligte Körperoberfläche zu verkleinern.
3. Gliedmaßen, Ohren und Nase frieren am schnellsten ein, da diese Körperteile dünnwandig sind. Und warum? Diese Körperteile sind weniger durchblutet und es gibt keine Muskeln.
4. Wenn einem Menschen kalt ist, beginnt er zu zittern. Welche Rolle spielen diese Abwehrmechanismen bei der Steigerung der inneren Energie eines Menschen?
Antwort: Beim Schütteln ziehen sich die Muskeln zusammen und produzieren Energie.
Ticket Nr. 18
1. Was war der Zweck des im Text beschriebenen Experiments? Erklären des Funktionsprinzips der Blasenkammer.
2. Warum bilden sich Blasen hauptsächlich auf einem Stück Kreide im Reagenzglas mit Leitungswasser? Was ist der „Kessel“ für das Kochen von Wasser in einem normalen Wasserkocher? Kreideheterogenität. Unregelmäßigkeiten, Maßstab.
3. Erklären Sie, wie Sie die Bedeutung des Begriffs „überhitzte Flüssigkeit“ verstehen. In einem ideal sauberen Gefäß mit homogener Flüssigkeit kommt es bis zu einer Temperatur von 140 °C nicht zum Sieden.
4. Warum ist die Homogenität der Flüssigkeit und die Sauberkeit der Ampulle die wichtigste Voraussetzung für den Betrieb einer Glaser-Kammer? Damit die Flüssigkeit überhitzt wird.
Ticket Nr. 19
1. Warum ist es notwendig, große Tröpfchen und Kristalle für die Wolkensedimentation zu gewinnen? Dazu werden „Trockeneis“-Kristalle (CO2) über die Wolke gestreut, die durch Abkühlung der Wolke zu einer verstärkten Kondensation unter Bildung großer Tropfen und Eiskristalle führen.
2. Warum wird Silberiodid als „Keim“ für die Bildung großer Wassertropfen und Kristalle verwendet? . Dazu werden Mikropartikel in die Wolken gesprüht, die als sogenannte Kristallisationskeime für die Bildung großer Tröpfchen und Kristalle dienen.
3. Wie fördern Trockeneiskristalle die Kondensation? Was ist die Essenz dieses Phänomens? Sie können mikroskopisch kleine Körner hygroskopischer Salze (NaCl oder KS1) in den Wolken verstreuen, die, sobald sie in der Wolke sind, Feuchtigkeit anziehen und aufquellen und zu Kernen großer Tropfen werden.
4. Erklären Sie die Notwendigkeit eines angemessenen menschlichen Einflusses auf atmosphärische Prozesse . Zerstreuen Sie zu Ehren eines Feiertags die Wolken, damit das Wetter gut ist.
TICKET Nr. 20
1. Was ist die Ursache der Brownschen Bewegung? Zufällige Kollisionen von Molekülen mit einem in einem Gas oder einer Flüssigkeit eingeschlossenen Teilchen.
2. Wie beeinflusst die Temperatur einer Substanz die Brownsche Bewegung? Mit zunehmender Temperatur nimmt die Geschwindigkeit der Partikelbewegung zu.
3. Wird in Festkörpern eine Brownsche Bewegung beobachtet? ? Ja, die Nadeln empfindlicher Instrumente zittern.
4. Wer hat schließlich die Theorie der Brownschen Bewegung aufgestellt und experimentell bestätigt? Die molekularkinetische Theorie der Brownschen Bewegung wurde 1905 von A. Einstein erstellt.
TICKET Nr. 21
1. Wie wird die chemische Zusammensetzung von Sternen bestimmt? spektral Analyse ihrer Strahlung
2. Wie wird die qualitative Zusammensetzung von Sternen bestimmt? spektral Analyse ihrer Strahlung
TICKET Nr. 22
3. Text zum Abschnitt „Mechanik“, der eine Beschreibung physikalischer Phänomene oder Prozesse enthält, die in der Natur oder im Alltag beobachtet werden. Eine Aufgabe, physikalische Begriffe zu verstehen, ein Phänomen und seine Eigenschaften zu definieren oder ein Phänomen anhand vorhandener Kenntnisse zu erklären
Geräusche
Denken Sie über den Ursprung von Geräuschen nach – eine Tür wird geklopft, eine Faust wird auf einen Tisch geschlagen, ein Auto fährt vorbei, Absätze klappern auf dem Boden. Schall wird immer durch eine mechanische Bewegung verursacht. Bretter, Tische, Wände und die meisten anderen Gegenstände bewegen sich bei Stößen nicht sichtbar, es sei denn, sie sind sehr stark. Sie sind jedoch in der Lage, sich etwas zu verbiegen und bewegen sich dadurch leicht hin und her (Vibration). Eine straff gespannte Schnur oder Gummischnur veranschaulicht die Natur von Vibrationen gut. Nehmen wir an, wir hätten die Mitte der Gitarrensaite aus ihrer normalen Position zurückgezogen. Die Saite ist gedehnt, und wenn wir sie loslassen, kommt sie zurück, aber in dem Moment, in dem sie in ihre normale Position zurückkehrt, wird sie sich bewegen. Wenn es seine Bewegung fortsetzt, allmählich langsamer wird, stoppt es, jedoch auf der anderen Seite seiner ursprünglichen Position. Die Saite ist nun wieder gespannt und sollte sich zurückbewegen. Mit der Zeit, nach vielen solchen Vibrationen, kehrt die Saite in einen Ruhezustand zurück.
In ähnlicher Weise treten Vibrationen fester elastischer Objekte auf, wenn ein Körperteil gedrückt und aus seinem Normalzustand gebracht wird. Vibrationen eines Teils eines Objekts wirken sich auf die übrigen Teile aus. Die oszillierenden Abschnitte ziehen und schieben die benachbarten Abschnitte und beginnen auch zu schwingen. Im Gegenzug setzen sie die sie umgebenden Gebiete in Bewegung usw. So werden an einem Punkt des Körpers erzeugte Schwingungen in alle Richtungen auf andere Punkte übertragen, so dass nach einiger Zeit alle Punkte innerhalb der Kugel mit dem Zentrum an der Schwingungsquelle vibrieren. So breitet sich eine Schallwelle in einem festen Material aus.
Beantworten Sie die Fragen zum Text und lösen Sie die Aufgabe:
1. Ist die Sin verschiedenen festen Materialien gleich? ? Die Schallgeschwindigkeit hängt von der Art des Feststoffs ab
2. Ausbreitungt Schall nur in festen Materialien? Wir können Geräusche in jeder Umgebung hören (außer Vakuum)
3. Ist es auf der Erde möglich, das Summen eines Raumschiffmotors zu hören, der im Weltraum fliegt? ? Nein Wir können nicht
4. Empfangen Sie Schallschwingungen auf einem der physischen Geräte. Mit einer Stimmgabel können Sie Töne erzeugen
TICKET Nr. 23
1. Wie fühlst du dich, wenn du deine Hand mit Alkohol einreibst? ? Fühlt sich kühl an
2. Wann kommt es uns bei gleicher Temperatur wärmer vor – bei nassem Wetter oder bei trockenem Wetter? Trocken.
3. Wann schmilzt ein Stück Eis schneller – eingewickelt in einen warmen Schal oder auf einen Teller gelegt? Auf dem Teller
4.Was ist das Funktionsprinzip des Kühlschranks?
Die Bedienung des Kühlschranks richtet sich nach der Nutzung Wärmepumpe, indem es Wärme aus dem Arbeitsraum des Kühlschranks nach außen überträgt, wo sie an die Außenumgebung abgegeben wird.
TICKET Nr. 24
1. Warum verringert sich der Druck in Gasentladungsröhren? Wenn Luft aus den Röhren, die unterschiedliche Formen haben können, gepumpt wird, bis zu einem Druck in der Größenordnung von Zehntel- und Hundertstelmillimetern Quecksilbersäule und einer Spannung in der Größenordnung An die im Rohr eingelöteten Elektroden wird eine Spannung von mehreren hundert Volt angelegt, dann entsteht im Rohr ein Leuchten
2. Was bestimmt die Farbe des Leuchtens? Wenn die Röhre mit Neon gefüllt ist, erscheint ein rotes Leuchten, und mit Argon erscheint ein bläulich-grünes Leuchten. Leuchtstofflampen nutzen eine Entladung in Quecksilberdampf
3. Warum ist bei einer Glimmentladung nicht die gesamte Röhre mit einer positiven Säule gefüllt? Bei einer Glimmentladung ist fast die gesamte Röhre, mit Ausnahme eines kleinen Bereichs in der Nähe der Kathode, mit einem gleichmäßigen Glühen gefüllt, genannt eine positive Spalte
4.Wo werden Glimmentladungsröhren eingesetzt? Quantengeneratoren – Gaslaser.
TICKET Nr. 25
1. Was vereinte all diese Erfahrungen? In allen Experimenten gab es keinen Druck von den oberen Wasserschichten auf die unteren.
2. Warum herrschte im freien Fall kein Druck im Fallsystem? ? (Denn wenn der Körper fällt, gibt es kein Gewicht und daher keinen Druck)
3. Wie nennt man den Zustand des freien Falls? (Schwerelosigkeit)
4. Wo entsteht der Zustand der Schwerelosigkeit? ( Im Aufzug während des Sprungs))
TICKET Nr. 26
3. Text zum Thema „Elektromagnetische Felder“, der Informationen zur elektromagnetischen Verschmutzung der Umwelt enthält. Aufgabe zur Bestimmung des Ausmaßes der Exposition des Menschen gegenüber elektromagnetischen Feldern und zur Gewährleistung der Umweltsicherheit
Unsichtbare Verschmutzung
In den letzten Jahren wurde dem Einfluss elektromagnetischer Felder auf die Gesundheit der Bevölkerung und der natürlichen Umweltobjekte zunehmend Aufmerksamkeit geschenkt. Die Hauptquelle elektromagnetischer Felder auf der Erde ist die Sonne. Die gesamte Flussdichte elektromagnetischer Energie an der Erdoberfläche beträgt bei starken Sonneneruptionen 10 -10 - 10 -9 W/m 2. Die Nutzung elektromagnetischer Energie in verschiedenen Bereichen der menschlichen Tätigkeit hat dazu geführt, dass den vorhandenen natürlichen elektrischen und magnetischen Feldern elektromagnetische Felder künstlichen Ursprungs hinzugefügt wurden, deren Stärke um mehrere Zehnfache höher ist als die Stärke des natürlichen elektromagnetischen Feldes.
In jüngster Zeit ist die Zahl und Art neuer Technologien, Geräte und Geräte, deren Betrieb mit der Emission elektromagnetischer Energie in die Umwelt einhergeht, stark gestiegen. Hierbei handelt es sich um Geräte für die Entwicklung von Radio- und Fernsehübertragungen, mobilen und persönlichen Funkkommunikationssystemen, Energiegeräten, modernen Haushaltsgeräten und Stromleitungen.
Als biologisch aktiver Faktor hat das elektromagnetische Feld künstlichen Ursprungs negative Auswirkungen auf Mensch und Umwelt, was 1989 von der Weltgesundheitsorganisation festgestellt wurde, die diesen Faktor zu den erheblichen Umweltproblemen zählte.
Denken Sie daran, dass elektromagnetische Felder in Wellenlänge und Frequenz variieren. Je kürzer die Wellenlänge, desto höher die Schwingungsfrequenz und umgekehrt. Sie werden in Hochfrequenz, Ultrahochfrequenz und Ultrahochfrequenz unterteilt. Die biologische Aktivität elektromagnetischer Strahlung nimmt mit abnehmender Wellenlänge zu, was zu einer größeren „Aggressivität“ von Hochfrequenzfeldern im Vergleich zu industriellen Frequenzfeldern führt.
Nach vorläufigen Schätzungen sind in Russland etwa 70 % der Gesamtbevölkerung, die außerhalb des Industriebereichs exponiert ist (die in der Nähe von Freileitungen, in Häusern mit Elektroherden usw. leben), elektromagnetischer Strahlung in hygienisch bedeutsamen Mengen ausgesetzt.
Am gefährlichsten sind Millimeter-, Zentimeter- und Dezimeterwellen. Gemäß Hygienestandards im Mikrowellenbereich rund um die Uhr
Es besteht ein klarer Zusammenhang zwischen der Intensität elektromagnetischer Felder, der Dauer ihrer Exposition und dem Zustand der öffentlichen Gesundheit. Dies äußert sich in einer Abnahme der immunologischen Reaktivität des Körpers, einer Zunahme der allgemeinen Morbidität, der Prävalenz von Erkrankungen des Atmungssystems, des Nervensystems, Hautkrankheiten, einer Zerstörung der Netzhaut und einer Zunahme von Krebserkrankungen.
Der Einsatz von im Mikrowellenbereich arbeitenden Funktelefonen durch die amerikanische Polizei hat zu einem deutlichen Anstieg der Fälle von Hirntumoren geführt.
Die Platzierung von Garten- und Ferienhausgrundstücken in der Nähe von Stromleitungen und Radaranlagen führt dazu, dass elektromagnetische Felder nicht nur außerhalb, sondern auch innerhalb des Gebäudes auf Menschen einwirken.
Kinder unter 15 Jahren erkranken 2,7-mal häufiger an bösartigen Erkrankungen, wenn sie einem elektromagnetischen Feld mit einer Induktion von mehr als 0,2 μT ausgesetzt sind.
Regelmäßiges Arbeiten am Computer ohne Verwendung von Schutzausrüstung führt zu Erkrankungen der Sehorgane, Erkrankungen des Herz-Kreislauf-Systems und des Magen-Darm-Trakts.
Die Auswirkungen von EMF auf landwirtschaftliche Objekte wurden nicht vollständig untersucht.
Die Unterschätzung elektromagnetischer Felder als Schadstoff der natürlichen Umwelt hat zu einer Verschlechterung der Umweltsituation im Land geführt. Es ist notwendig, normative Einschätzungen zum Ausmaß der Umweltbelastung durch elektromagnetische Felder wissenschaftlich zu untermauern.
Um die Umweltsicherheit weiter zu gewährleisten und die Bevölkerung und die natürliche Umwelt vor den schädlichen Auswirkungen von EMF zu schützen, ist eine detaillierte Regulierung des Niveaus elektromagnetischer Felder verschiedener Größenordnungen in Wohngebäuden, öffentlichen Gebäuden und in Bereichen neben EMF-Quellen erforderlich.
Beantworte die Fragen über den Text.
1.Welche Haushaltsgeräte erzeugen die gefährlichsten elektromagnetischen Felder? Felder im Mikrowellenbereich
2. Warum entstehen nur Magnetfelder? Arbeiten Geräte und Anlagen? (Denn wenn das Gerät ausgeschaltet ist, gibt es keinen Strom, der ein Magnetfeld erzeugt. Kenntnis der grundlegenden Eigenschaften des Magnetfelds, experimentell ermittelt:
Themen des Einheitlichen Staatsexamen-Kodifikators: Elektrifizierung von Körpern, Wechselwirkung von Ladungen, zwei Arten von Ladungen, Gesetz der Erhaltung der elektrischen Ladung.
Elektromagnetische Wechselwirkungen gehören zu den grundlegendsten Wechselwirkungen in der Natur. Die Kräfte der Elastizität und Reibung, des Gasdrucks und vieles mehr lassen sich auf elektromagnetische Kräfte zwischen Materieteilchen reduzieren. Elektromagnetische Wechselwirkungen selbst werden nicht mehr auf andere, tiefer liegende Arten von Wechselwirkungen reduziert.
Eine ebenso grundlegende Art der Wechselwirkung ist die Schwerkraft – die Anziehungskraft zweier beliebiger Körper. Es gibt jedoch mehrere wichtige Unterschiede zwischen elektromagnetischen und gravitativen Wechselwirkungen.
1. Nicht jeder kann an elektromagnetischen Wechselwirkungen teilnehmen, sondern nur berechnet Körper (mit elektrische Ladung).
2. Gravitationswechselwirkung ist immer die Anziehung eines Körpers zu einem anderen. Elektromagnetische Wechselwirkungen können entweder anziehend oder abstoßend sein.
3. Die elektromagnetische Wechselwirkung ist viel intensiver als die Gravitationswechselwirkung. Beispielsweise ist die Kraft der elektrischen Abstoßung zwischen zwei Elektronen um ein Vielfaches größer als die Kraft ihrer gravitativen Anziehung zueinander.
Jeder geladene Körper hat eine bestimmte elektrische Ladung. Elektrische Ladung ist eine physikalische Größe, die die Stärke der elektromagnetischen Wechselwirkung zwischen natürlichen Objekten bestimmt. Die Gebühreneinheit ist Anhänger(Cl).
Zwei Arten von Gebühren
Da die Gravitationswechselwirkung immer eine Anziehung ist, sind die Massen aller Körper nicht negativ. Dies gilt jedoch nicht für Gebühren. Es ist zweckmäßig, zwei Arten elektromagnetischer Wechselwirkungen – Anziehung und Abstoßung – zu beschreiben, indem man zwei Arten elektrischer Ladungen einführt: positiv Und Negativ.
Ladungen unterschiedlicher Vorzeichen ziehen sich gegenseitig an und Ladungen unterschiedlicher Vorzeichen stoßen sich gegenseitig ab. Dies ist in Abb. dargestellt. 1 ; Die an Fäden aufgehängten Kugeln erhalten Ladungen mit dem einen oder anderen Zeichen.
Reis. 1. Wechselwirkung zweier Ladungsarten
Die weit verbreitete Manifestation elektromagnetischer Kräfte erklärt sich aus der Tatsache, dass die Atome jeder Substanz geladene Teilchen enthalten: Der Atomkern enthält positiv geladene Protonen und negativ geladene Elektronen bewegen sich auf Bahnen um den Kern.
Die Ladungen eines Protons und eines Elektrons sind gleich groß, und die Anzahl der Protonen im Kern ist gleich der Anzahl der Elektronen in Umlaufbahnen, und daher stellt sich heraus, dass das Atom als Ganzes elektrisch neutral ist. Aus diesem Grund bemerken wir unter normalen Bedingungen den elektromagnetischen Einfluss der umgebenden Körper nicht: Die Gesamtladung jedes einzelnen von ihnen ist Null und geladene Teilchen sind gleichmäßig im gesamten Körpervolumen verteilt. Wenn jedoch die elektrische Neutralität verletzt wird (z. B. dadurch Elektrifizierung) beginnt der Körper sofort, auf die umgebenden geladenen Teilchen einzuwirken.
Warum es genau zwei Arten elektrischer Ladungen gibt und nicht eine andere Zahl, ist derzeit nicht bekannt. Wir können nur behaupten, dass die Annahme dieser Tatsache als primär eine angemessene Beschreibung elektromagnetischer Wechselwirkungen liefert.
Die Ladung eines Protons ist Cl. Die Ladung eines Elektrons hat das entgegengesetzte Vorzeichen und ist gleich Cl. Größe
angerufen Elementarladung. Dies ist die minimal mögliche Ladung: Freie Teilchen mit geringerer Ladung wurden in Experimenten nicht nachgewiesen. Die Physik kann noch nicht erklären, warum die Natur die kleinste Ladung hat und warum sie genau diese Größe hat.
Die Ladung eines Körpers besteht immer aus das Ganze Anzahl der Elementarladungen:
Wenn , dann hat der Körper eine überschüssige Anzahl an Elektronen (im Vergleich zur Anzahl an Protonen). Fehlen dem Körper dagegen Elektronen, gibt es mehr Protonen.
Elektrifizierung von Körpern
Damit ein makroskopischer Körper einen elektrischen Einfluss auf andere Körper ausüben kann, muss er elektrifiziert werden. Elektrifizierung ist eine Verletzung der elektrischen Neutralität des Körpers oder seiner Teile. Durch die Elektrifizierung wird der Körper zu elektromagnetischen Wechselwirkungen fähig.
Eine Möglichkeit, einen Körper zu elektrisieren, besteht darin, ihm eine elektrische Ladung zu verleihen, also einen Überschuss an Ladungen desselben Vorzeichens in einem bestimmten Körper zu erreichen. Das geht ganz einfach durch Reibung.
Wenn also ein Glasstab mit Seide gerieben wird, geht ein Teil seiner negativen Ladungen auf die Seide über. Dadurch wird der Stab positiv und die Seide negativ aufgeladen. Wenn man jedoch einen Ebonitstab mit Wolle reibt, wird ein Teil der negativen Ladungen von der Wolle auf den Stab übertragen: Der Stab wird negativ geladen, und die Wolle wird positiv geladen.
Diese Methode zur Elektrifizierung von Körpern wird genannt Elektrifizierung durch Reibung. Jedes Mal, wenn du einen Pullover über deinen Kopf ausziehst, erlebst du elektrifizierte Reibung ;-)
Eine andere Art der Elektrifizierung heißt elektrostatische Induktion, oder Elektrifizierung durch Einfluss. In diesem Fall bleibt die Gesamtladung des Körpers gleich Null, wird jedoch umverteilt, sodass sich in einigen Körperteilen positive Ladungen und in anderen negative Ladungen ansammeln.
Reis. 2. Elektrostatische Induktion
Schauen wir uns Abb. an. 2. In einiger Entfernung vom Metallkörper herrscht eine positive Ladung. Es zieht negative Metallladungen (freie Elektronen) an, die sich an den der Ladung am nächsten gelegenen Bereichen der Körperoberfläche ansammeln. Unkompensierte positive Ladungen verbleiben in entfernten Gebieten.
Obwohl die Gesamtladung des Metallkörpers gleich Null blieb, kam es im Körper zu einer räumlichen Ladungstrennung. Teilen wir nun den Körper entlang der gestrichelten Linie, dann ist die rechte Hälfte negativ und die linke Hälfte positiv geladen.
Mit einem Elektroskop können Sie die Elektrifizierung des Körpers beobachten. Ein einfaches Elektroskop ist in Abb. dargestellt. 3 (Bild von en.wikipedia.org).
Reis. 3. Elektroskop
Was passiert in diesem Fall? Ein positiv geladener Stab (z. B. zuvor gerieben) wird an die Elektroskopscheibe herangeführt und sammelt dort eine negative Ladung. Unten, auf den beweglichen Blättern des Elektroskops, verbleiben unkompensierte positive Ladungen; Die Blätter bewegen sich voneinander weg und bewegen sich in verschiedene Richtungen. Wenn Sie den Stab entfernen, kehren die Ladungen an ihren Platz zurück und die Blätter fallen zurück.
Das Phänomen der elektrostatischen Induktion im großen Stil wird bei einem Gewitter beobachtet. In Abb. 4 sehen wir eine Gewitterwolke, die über die Erde zieht.
Reis. 4. Elektrifizierung der Erde durch eine Gewitterwolke
Im Inneren der Wolke befinden sich Eisstücke unterschiedlicher Größe, die durch aufsteigende Luftströmungen vermischt werden, miteinander kollidieren und sich unter Strom setzen. Es stellt sich heraus, dass sich im unteren Teil der Wolke eine negative Ladung und im oberen Teil eine positive Ladung ansammelt.
Der negativ geladene untere Teil der Wolke induziert darunter positive Ladungen auf der Erdoberfläche. Ein riesiger Kondensator entsteht mit einer enormen Spannung zwischen der Wolke und der Erde. Reicht diese Spannung aus, um den Luftspalt zu durchbrechen, kommt es zu einer Entladung – dem bekannten Blitz.
Gesetz der Ladungserhaltung
Kehren wir zum Beispiel der Elektrifizierung durch Reibung zurück – dem Reiben eines Stocks mit einem Tuch. In diesem Fall erhalten der Stab und das Stück Stoff Ladungen gleicher Größe und entgegengesetzten Vorzeichens. Ihre Gesamtladung war vor der Wechselwirkung gleich Null und bleibt nach der Wechselwirkung gleich Null.
Wir sehen hier Gesetz der Ladungserhaltung, die lautet: In einem geschlossenen Körpersystem bleibt die algebraische Ladungssumme bei allen mit diesen Körpern ablaufenden Prozessen unverändert:
Die Geschlossenheit eines Systems von Körpern bedeutet, dass diese Körper nur untereinander Ladungen austauschen können, nicht jedoch mit anderen Objekten außerhalb dieses Systems.
Wenn man einen Stab elektrisiert, ist die Ladungserhaltung nicht überraschend: Wie viele geladene Teilchen den Stab verlassen haben, ist die gleiche Menge auf das Stoffstück gelangt (oder umgekehrt). Überraschend ist, dass bei komplexeren Prozessen damit einhergeht gegenseitige Transformationen Elementarteilchen und die Nummer ändern Auch wenn sich geladene Teilchen im System befinden, bleibt die Gesamtladung erhalten!
Zum Beispiel in Abb. Abbildung 5 zeigt den Prozess, bei dem ein Teil der elektromagnetischen Strahlung (die sogenannte Photon) verwandelt sich in zwei geladene Teilchen – ein Elektron und ein Positron. Ein solcher Vorgang erweist sich unter bestimmten Bedingungen als möglich – beispielsweise im elektrischen Feld des Atomkerns.
Reis. 5. Geburt eines Elektron-Positron-Paares
Die Ladung eines Positrons ist gleich groß wie die Ladung eines Elektrons und hat ein entgegengesetztes Vorzeichen. Der Ladungserhaltungssatz ist erfüllt! Tatsächlich hatten wir am Anfang des Prozesses ein Photon, dessen Ladung Null war, und am Ende bekamen wir zwei Teilchen mit einer Gesamtladung von Null.
Das Gesetz der Ladungserhaltung (zusammen mit der Existenz der kleinsten Elementarladung) ist heute eine primäre wissenschaftliche Tatsache. Warum sich die Natur so verhält und nicht anders, konnten Physiker bislang nicht erklären. Wir können nur feststellen, dass diese Tatsachen durch zahlreiche physikalische Experimente bestätigt werden.
Unterrichtsziele: Erklären Sie den Ursprung des Begriffs „Elektrizität“; den Mechanismus der Elektrifizierung von Körpern bei Kontakt aufdecken; charakterisieren die Wechselwirkung geladener Körper.Ausrüstung: Vorführung – Glas, Ebonitstäbe; Woll- und Seidenfetzen, kleine Papierstücke, Folie, Schaumstoff; Luftballons, Stative, Folienhüllen; Vorderseite – Plastikfolie, Plastiklineal, Holzstab, Gummistreifen, Stativ, Faden, Folienhüllen.
Handouts: Formen unterstützender Notizen (OK, siehe S. ??); Aufgaben „Testen Sie sich selbst“, Vorlagen „Nutzung, Schädigung und Neutralisierung statischer Elektrizität“.
Klassenzimmerdekoration: Porträts von Thales, M.V. Lomonosov, B. Franklin, C. Dufay; Plakate „Die Verwendung statischer Elektrizität“, „Der Schaden statischer Elektrizität“, „Neutralisierung statischer Elektrizität“.
Während des Unterrichts
Lehrer. Wenn wir Wechselwirkungen zwischen Körpern beobachten, stellen wir fest, dass diese sowohl im direkten Kontakt als auch auf Distanz stattfinden können. Die vielleicht berühmteste Wirkung von Körpern aufeinander aus der Ferne ist ihre Anziehungskraft. Im Alltag sorgt der Sturz eines Objekts auf die Erde selten für Überraschung. Die Unvermeidlichkeit eines solchen Ereignisses macht es alltäglich. Eine andere Art von Fernwirkung, die wir heute betrachten werden, kann sich sowohl als Anziehung als auch als Abstoßung zwischen Körpern äußern. Das Thema unserer Lektion ist „Diese allgegenwärtige elektrische Ladung“. Unsere Aufgaben: herausfinden, was eine elektrische Ladung ist; Beantworten Sie, was es bedeutet elektrifizieren Körper; Finden Sie die Arten elektrischer Ladungen heraus; experimentell bestimmen, unter welchen Bedingungen die Elektrifizierung von Körpern erfolgt und wie die Wechselwirkung der Ladungen beschaffen ist; diskutieren Sie die Rolle der Elektrifizierung in der Natur.
Jeder hat ein Formular auf seinem Tisch – ein Blatt mit einem leeren Feld für die zukünftige Referenzskizze. Während wir uns mit dem Thema befassen, füllen wir Notizen aus, die Ihnen bei der Vorbereitung auf die nächste Lektion helfen. ( Die Geschichte von Thales.)
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Elektrische Phänomene wecken bei Kindern und Erwachsenen immer wieder Interesse. Fakt ist vielleicht, dass einerseits Beispiele für elektrische Wechselwirkungen sehr vielfältig sind und uns aus der Kindheit nicht so vertraut sind wie die Schwerkraft der Erde. Andererseits haben wir hier große Möglichkeiten, mit einfachen Geräten verschiedene Versuchsbedingungen zu schaffen.
Pädagogisches Experiment 1(UE1)
Demonstration: Interaktion zwischen einem Glasstab und einem Stück Seide; organisches Glas und Papier; Ebonit (Gummi mit einer großen Beimischung von Schwefel) und Fell (Stoff); Anziehungskraft dünner Wasserstrahlen auf einen Glasstab.
Lehrer. Was sehen wir? Wie heißt das beobachtete Phänomen? Was bedeutet es, den Körper zu elektrisieren? Wie viele Körper waren in jedem Experiment an der Elektrifizierung beteiligt? Wie haben wir Körper elektrifiziert?
Studenten. Anziehung kleiner Papierstücke zu Stöcken... Elektrifizierung... Geben Sie ihm eine elektrische Ladung... Zwei... Durch Kontakt, Reibung, vergrößern wir die Kontaktfläche der Körper...
Pädagogisches Experiment 1(Fortsetzung von UE1)
Frontales Experiment: Untersuchung der Elektrifizierung verschiedener Körper ( Geräte und Materialien, und auch Reihenfolge der Arbeit siehe OK auf S. 14).
Lehrer. Führen Sie das Experiment durch und tragen Sie die Beobachtungsergebnisse in die Tabelle OK ein. Ziehen Sie Schlussfolgerungen zu UE1 und schreiben Sie diese ein OK. ( Die Antworten der Studierenden erfolgen in heller Schrift. – Hrsg.)
Ladung tritt überall auf: beim Basketball- oder Volleyballspielen, beim Sitzen auf einem Stuhl, beim Spielen von Musikinstrumenten, beim Kämmen der Haare, beim Durchblättern eines Buches, beim Schreiben mit einem Stift, beim Fahren eines Autos, beim Aufsteigen von Dampf usw. Aber aus irgendeinem Grund achten wir nicht darauf und halten die Elektrifizierung für ein seltenes Phänomen. Warum?
(Die Schüler diskutieren und kommen zu dem Schluss: Die Gebühr ist gering.)
Pädagogisches Experiment 2(UE2)
Demonstration: Wechselwirkung gleicher und ungleicher Ladungen; Abstoßung einer dünnen Folienhülse, die an einem nichtleitenden Faden hängt, von einem an Wolle geriebenen Kunststoffstab (Ebonit) nach Berührung (dadurch werden beide Körper negativ geladen); Anziehen desselben Ärmels nach erster Berührung mit einem auf Seide geriebenen Glasstab (der Ärmel ist positiv geladen) sowie einem auf Wolle geriebenen Kunststoffstab (Ebenholz) (Option: Experiment mit Luftballons).
Lehrer. Was sehen wir? Was verursacht den Unterschied in der Wechselwirkung elektrifizierter Körper?
Studenten. Abstoßung im ersten Fall, Anziehung im zweiten ... Ladungen unterschiedlichen Vorzeichens ...
Lehrer. Die elektrische Ladung, die man mit einem Glasstab erhält, der über Seide gerieben wird, unterscheidet sich von der Ladung, die man mit einem Ebonitstab erhält, der über Fell gerieben wird. Sie einigten sich darauf, die Ladung eines auf Seide geriebenen Glasstabs positiv (+), die Ladung eines auf Fell geriebenen Ebonitstabs negativ (–) zu nennen.
Elektrisierte Körper ziehen sich an, wenn sie auf die gleiche Weise geladen sind, und stoßen sich ab, wenn sie auf die gleiche Weise geladen sind. ( Gespräche über Ch. Dufay und B. Franklin.)
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Der vielleicht originellste Weg, die Existenz zweier Arten von Anklagen zu beweisen, war der Engländer Robert Simmer(1707–1763). Ihm fiel das ungewöhnliche Verhalten seiner Woll- und Seidenstrümpfe auf. Abends ausgezogen, schwollen schwarze Woll- und weiße Seidenstrümpfe spektakulär an und nahmen die Form eines Beins an, wenn man sie nur auseinanderlegte. Wenn ein Strumpf in einen anderen gesteckt wurde, nahmen sie ihr normales Aussehen an. Alle vier Strümpfe wurden zusammengebracht und waren wie Schlangen aufwendig ineinander verschlungen. Aufgrund seiner Beobachtungen wurde Simmer ein glühender Verfechter der Theorie der zwei Arten von Anklagen, weshalb er von seinen Zeitgenossen den Spitznamen „aufgeblasener Philosoph“ erhielt. Aber es stellte sich heraus, dass er recht hatte. In modernen Begriffen hatten seine Seidenstrümpfe negative Ladungen und seine Wollstrümpfe positive Ladungen. Dies erklärte ihr Verhalten.
Pädagogisches Experiment 2(Fortsetzung von UE2)
Frontales Experiment: Untersuchung der Art der Elektrifizierung verschiedener Körper ( Geräte und Materialien, und auch Reihenfolge der Arbeit siehe OK, S. 14).
Lehrer. Führen Sie Experiment 2 durch, fassen Sie die Ergebnisse in der OK-Tabelle zusammen, ziehen Sie Schlussfolgerungen und schreiben Sie diese in OK auf.
Heute haben wir das Phänomen der Akkumulation elektrischer Ladungen experimentell untersucht, d.h. statische Elektrizität. So beschreibt der Dichter eine der Arten statischer Elektrizität ( liest einen Auszug aus einem Gedicht von E.B. Kulman*). (
* Siehe Nr. 1/06, S. 18. Elizaveta Borisovna Kulman(1808–1825) zeichnete sich seit ihrer Kindheit durch ihr erstaunliches Talent aus, eine Übersetzerin, die 14 Sprachen sprach und im Alter von 17 Jahren an einer Erkältung starb, die sie sich während der nächsten Überschwemmung in St. Petersburg zugezogen hatte. Kuhlmans Gedichte inspirierten einen der größten Komponisten der Welt R. Schumann: 1851 komponierte er zwei Gesangszyklen auf der Grundlage von Kuhlmans Gedichten. Dank dieser Schumann-Werke ging die St. Petersburger Dichterin in die Geschichte der Weltkultur ein. – Ed.)Blitze sind ein majestätisches und bedrohliches Naturphänomen, das unwillkürlich ein Gefühl der Angst hervorruft. Lange Zeit wussten die Menschen nicht, wie sie die Ursachen von Gewitterphänomenen erklären sollten. Die Menschen betrachteten Gewitter als die Strafe der Götter für die Sünden des Menschen. Die Natur des Blitzes begann nach Forschungen von M. Lomonosov, G. Richman und B. Franklin im 18. Jahrhundert klarer zu werden.
Die Erklärung von M. V. Lomonossow lautete wie folgt. In der Erdatmosphäre ist die Luft ständig in Bewegung. Durch die Reibung auf- und absteigender Luftströme aneinander werden Luftpartikel elektrisiert und laden sich beim Zusammenstoß mit Wassertröpfchen in den Wolken auf. Dadurch sammeln sich mit der Zeit sehr große Ladungen in den Wolken an. Sie sind die Ursache für Blitze. Beim Versuch, während eines Gewitters eine Eisenstange mit „himmlischer“ Elektrizität aufzuladen, starb Lomonossows Assistent Georg Richman. Auch Lomonossow selbst war bei solchen Experimenten immer wieder Lebensgefahr ausgesetzt. Aber das Neue zog mich unwiderstehlich an. Kein Wunder, dass er in sein Tagebuch schrieb: „Ich schätze eine Erfahrung mehr als tausend Meinungen, die nur der Fantasie entspringen.“
Auf der anderen Seite der Welt, in Amerika, arbeitete in denselben Jahren ein so vielseitiger Wissenschaftler wie Lomonossow – Benjamin Franklin. Die russischen und amerikanischen Forscher kannten sich nicht, hatten aber viele Gemeinsamkeiten. Beide schrieben zum Beispiel witzige Gedichte, waren kunstbegeistert und begannen etwa zur gleichen Zeit, sich mit der atmosphärischen Elektrizität zu beschäftigen. Glücklicherweise endeten Franklins sehr riskante Experimente gut für ihn. Schließlich verursachte er auch selbst einen Blitzeinschlag, indem er während eines Gewitters einen Drachen an einer nassen Schnur hoch in den Himmel steigen ließ. „Wasser leitet Elektrizität, und wenn Blitze elektrischer Natur sind, werden sie an einem nassen Seil niedergehen“, dachte Franklin. Und der Blitz schlug wirklich gehorsam neben Franklin in den Boden ein!
Wir befinden uns ständig in einem Ozean elektrischer Entladungen, die von zahlreichen Maschinen, Maschinen und dem Menschen selbst erzeugt werden (z. B. wenn wir gehen, unsere Haare kämmen). Diese Entladungen sind natürlich nicht so stark wie natürliche Blitze, daher bemerken wir sie nicht, abgesehen von den leichten Stichen, die wir manchmal verspüren, wenn wir einen Metallgegenstand oder eine andere Person mit der Hand berühren. Aber solche Entladungen gibt es und können ebenso wie große Blitze Brände und Explosionen verursachen, zu erheblichen Verlusten, Schäden und Verletzungen führen, wenn wir nicht wissen, warum sie entstehen und wie wir uns davor schützen können.
Die Nutzung statischer Elektrizität und der Kampf dagegen (gemäß Diagrammen)
Es kann einer Person dienen:
für medizinische Zwecke – elektrostatische Duschen, die sich positiv auf den gesamten Körper auswirken, Elektroaerosole zur Behandlung der Atemwege;
um die Luft von Staub, Ruß, sauren und alkalischen Dämpfen zu reinigen – ein elektrostatischer Filter;
zur Vervielfältigung von Zeichnungen, Grafiken, Texten – Elektrokopierer (insbesondere Kopierer); zum schnellen und dauerhaften Färben von Stoffen;
zum Räuchern von Fisch - elektrische Kammern, in denen sich ein Förderband mit positiv geladenem Fisch unter negativ geladenen Elektroden bewegt; Dieses Rauchen erfolgt zehnmal schneller als auf übliche Weise.
Statische Elektrizität kann sowohl am Arbeitsplatz als auch zu Hause Schäden verursachen, sodass Sie oft damit zu kämpfen haben. Wenn das Flugzeug also mit der Luft reibt, wird es elektrifiziert, sodass Sie nach der Landung nicht sofort eine Metallleiter daran befestigen können: Es kann zu einer Entladung kommen, die einen Brand verursacht. Zunächst wird das Flugzeug entladen, wobei ein mit der Außenhaut des Flugzeugs verbundenes Metallkabel auf den Boden abgesenkt wird und die Ladung in den Boden gelangt. Mikroentladungen treten auf, wenn Sie auf polymerbeschichteten Böden gehen oder synthetische Kleidung ausziehen.
Um die schädlichen Auswirkungen statischer Elektrizität zu neutralisieren:
in der Produktion werden Maschinen und Maschinen geerdet, die Luft befeuchtet und spezielle Ladungsneutralisatoren eingesetzt;
Zu Hause befeuchten sie die Räumlichkeiten, verwenden beim Waschen von Böden spezielle Zusätze zum Wasser und sprühen Kleidung mit Antistatikmitteln ein.
Schauen wir uns den Inhalt unseres OK an und wiederholen wir den Stoff: Über welche Phänomene haben wir heute gesprochen? Was bedeutet es, den Körper zu elektrisieren? Nennen Sie Beispiele für das Auftreten einer elektrischen Ladung (Basketball spielen, Volleyball spielen, auf einem Stuhl „zappeln“, Musikinstrumente spielen, sich die Haare kämmen, in Büchern blättern, mit einem Stift schreiben, Reifen auf Asphalt bewegen, Dampf nach oben bewegen usw. ). Warum achten wir nicht darauf und halten es für ein seltenes Phänomen? Nennen Sie die Arten elektrischer Ladungen. Wie können Sie Ihren Körper elektrisieren? Wie ist die Wechselwirkung geladener Körper? Erzählen Sie uns von der Rolle der Elektrifizierung in der Natur.
Lassen Sie uns das erworbene Wissen testen (Lösung von Problemen durch Veranschaulichung von Bedingungen mit Fragmenten aus Cartoons oder Zeichnungen).
1. Aladdin zog den Saum seines einzigen Seidengewandes tiefer, wickelte sich in seinen einzigen Wollschal und sank in einen kalten Kerker, wo er eine seltsame Lampe fand: Ein Teil davon war aus Glas, der andere aus Bernstein. Auf der Lampe waren seltsame Worte und Symbole geschrieben:
„Lampe (+) + guter Geist, drei Wünsche“;
„Lampe (–) böser Geist…“.
Was soll Aladdin tun?
(Antwort. Reiben Sie das Glas an der Robe, um eine positive Ladung zu erhalten.)
2.Wenn Antwort A richtig ist, zeigen Sie die rote Karte, B – blau, C – grün.
1. In welchem Fall wird die Wechselwirkung der Ladungen richtig angezeigt?
2. Es ist bekannt, dass Stöcke aus Gummi, Schwefel, Ebonit, Kunststoff und Nylon durch Reiben mit Wolle aufgeladen werden. Lädt das die Wolle auf?
A) Ja, weil an der Elektrifizierung durch Reibung sind immer zwei Körper beteiligt und beide werden elektrisiert;
B) Obwohl an der Elektrifizierung durch Reibung zwei Körper beteiligt sind, werden in Experimenten immer nur Stäbchen verwendet. Daher können wir davon ausgehen, dass nur die Sticks aufgeladen werden.
3. Wie interagieren zwei Ebonitstäbe, die durch Reibung am Fell elektrisiert werden, miteinander?
4. Wie interagieren zwei durch Reibung mit Seide elektrifizierte Glasstäbe miteinander?
5. Wie interagieren ein Ebonitstab, der durch Reibung mit Fell elektrisiert wird, und ein Glasstab, der durch Reibung mit Seide elektrisiert wird, miteinander?
6. Welche Wirkung haben zwei identische Körper, die von einem Ebonitstab aufgeladen werden, aufeinander?
7. Welche Wirkung haben zwei identische Körper, die von einem Glasstab geladen werden, aufeinander?
8. Welche Wirkung hat ein Körper, der von einem Ebonitstab aufgeladen wurde, auf einen Körper, der von einem Glasstab aufgeladen wurde?
9. Welche Wirkung haben auf herkömmliche Weise elektrifizierte Glasstäbe aufeinander?
10. Welche Wirkung hat ein Ebonitstab auf einen Glasstab, wenn dieser auf übliche Weise elektrifiziert wird (durch Reiben von Glas auf Seide, Ebonit auf Fell)?
11. Verfassen Sie Texte aus Phrasen A, B, IN.
| A1 | B... | IN... |
| A2 | B... | IN … |
| A3 | B... | IN … |
A: 1. Zwei Ebonitstäbchen, auf Fell gerieben ...
2. Zwei auf Seide geriebene Glasstäbe...
3. Ein Glasstab, auf Seide gerieben, und ein Ebonitstab, auf Fell gerieben ...
B: 1. ... Ladungen unterschiedlicher Vorzeichen haben.
2. ... Ladungen mit demselben Vorzeichen haben.
F: 1. ...deshalb stoßen sie sich gegenseitig ab.
2. ...deshalb fühlen sie sich zueinander hingezogen.
12. Erraten Sie das Wort:
Dies ist ein Teilchen, das laut Franklin eine positive Ladung hat: 1 – Naturwissenschaft (erster Buchstabe); 2 – russischer Wissenschaftler, der einen großen Beitrag zur Erforschung der Elektrizität geleistet hat (erster Buchstabe); 3 – das Zeichen der elektrischen Ladung auf einem Glasstab, wenn dieser an Seide gerieben wird (dritter Buchstabe); 4 – Zeichen der elektrischen Ladung auf einem Ebonitstab, wenn dieser an Wolle gerieben wird (zweiter Buchstabe); 5 ist ein Wissenschaftler, der zum ersten Mal den Standpunkt zu zwei Arten elektrischer Ladungen vertrat (erster Buchstabe).
Antwort: flüssig.
Lehrer. Wer beim Erledigen von Aufgaben Fehler gemacht hat, liest OK und den Lehrbuchstoff noch einmal durch.
Wie bewerten Sie Ihre Arbeit im Unterricht? Danke!
Literatur
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Usoltsev A.P. Physikalische Probleme basierend auf literarischen Handlungen. – Jekaterinburg: U-Factoria, 2003.
U Irina Iwanowna Zhalybina zwei wunderbare Berufe: Der eine ist Lehrer, der die Intelligenz eines Wissenschaftlers, das Talent eines Schauspielers, die Ausdauer eines Pfadfinders, die Besonnenheit eines Pioniers und die Flexibilität eines Diplomaten vereint; der andere vereint Frau, Mutter und Tochter. Das ist der wunderbarste Beruf. „Ich freue mich, dass ich morgens glücklich zur Schule gehe und abends zufrieden nach Hause zu meiner Familie zurückkehre – zu meinem geliebten und geduldigen Ehemann, zu einer wundervollen Mutter und zu zwei wunderschönen Töchtern – zwölf und ein Jahr alt Jahr alt."
