Заряжение тел и строение атомов
Вы уже знаете, что все тела состоят из атомов, в состав которых входят положительно заряженные частицы – протоны (в составе ядра) и отрицательно заряженные частицы – электроны.
В обычных условиях количество протонов и электронов в теле одинаково, поэтому суммарный заряд такого тела равен нулю.
Как уже было отмечено, в телах, которые называют проводниками, имеется значительное количество свободных заряженных частиц. Эти частицы хаотически движутся в теле, хотя в целом оно остаётся незаряженным.
Хорошими проводниками электричества являются металлы. Кристаллическую решётку металлов образуют положительно заряженные ионы, между которыми хаотически движутся электроны.
Отсюда можно сделать важный вывод: тело заряжено отрицательно тогда, когда оно имеет избыточное, по сравнению с нормальным, количество электронов.
Теряя электроны, тело приобретает положительный заряд, поскольку на нём остается частично не скомпенсированный положительный заряд ядер атомов.
Тело заряжается положительно, когда оно имеет меньше, по сравнению с нормальным, количество электронов.
Почему же диэлектрики практически не проводят электрический ток? В диэлектриках электроны прочно связаны со своими атомами и не могут свободно передвигаться по всему телу. В металлах же часть электронов, находящихся на наибольшем расстоянии от ядер своих атомов, настолько слабо связана с ядрами, что может утрачивать связь с ними и почти свободно передвигаться в теле проводника. Такие электроны называются свободными. При определённых условиях они и создают ток.
Рассмотрим несколько примеров заряжения тел. Если к незаряженному электроскопу поднести положительно заряженную палочку, не касаясь его, то его листики разойдутся на определённый угол (рис.4.5). Что же произошло?
Рис.4.5
Шарик и стержень электроскопа изготовлены из металла – хорошего проводника, в котором имеется значительное количество свободных электронов. Под действием электрического поля, которое существует вокруг заряженной палочки, свободные электроны частично сместятся к верхней части стержня. Здесь образуется излишек электронов, а в нижней части стержня останется не скомпенсированным положительный заряд. Листики будут заряжены положительно и разойдутся на определённый угол. Если палочку отвести от электроскопа, то электроны притянутся к положительно заряженным ионам металла и электроскоп снова будет незаряженным.
Если же к шарику электроскопа поднести отрицательно заряженное тело (также не дотрагиваясь до него), то свободные электроны, которые находятся в шарике и стержне, оттолкнувшись, преимущественно скопятся в нижней части стержня. Отрицательно заряженные листочки также разойдутся на определённый угол. Если отвести заряженное тело от электроскопа, то он снова станет незаряженным. Поясните, какие явления произойдут в этом случае.
Такое заряжение тел или их частей называют электризацией посредством влияния.
Таблица 4.3
№ п/п | Вопрос, задание | Номер правильного ответа |
1. | Какие заряженные частицы входят в состав атомов? | |
2. | Чему равен суммарный заряд тела в обычных условиях? | |
3. | Чем характеризуются проводники? | |
4. | Какими свободными заряженными частицами характеризуются металлы? | |
5. | Когда тело заряжено отрицательно? | |
6. | Когда тело заряжено положительно? | |
7. | Почему диэлектрики не проводят электрические заряды? | |
8. | Какие электроны называются свободными? | |
9. | Почему, если к незаряженному электроскопу поднести положительно заряженную палочку, листики электроскопа разойдутся? | |
10. | Какое заряжение тел называется электризацией посредством влияния? |
Sнечёт. – Sчёт. = 1.
Таблица 4.3а
Номер правильного ответа | Правильный ответ |
Когда оно имеет избыточное, по сравнению с нормальным, количество электронов. | |
Электронами. | |
Потерявшие связь с атомами. | |
Потому что свободные электроны сместятся на конец стержня с шариком, а листики станут заряженными положительно. | |
Протоны и электроны. | |
Нулю. | |
При подводе заряженного тела на небольшое расстояние к незаряженному. | |
Наличием свободных заряженных частиц. | |
Когда оно имеет меньше, по сравнению с нормальным, количество электронов. | |
Потому что они не имеют свободных заряженных частиц. |
Что такое электрический ток?
Рассмотрим металлический проводник. Покажем наличие в нём свободных электронов следующим образом – (рис.4.6).
Рис.4.6 |
В нормальном состоянии проводника свободные электроны будут находиться в хаотическом движении между положительно заряженными ионами, но направленного движения электронов не будет.
Подведём теперь к одному концу проводника заряды положительного знака, а к другому – заряды отрицательного знака (рис.4.7).
Рис.4.7 |
Положительные заряды на концах проводника посредством своего электрического поля будут взаимодействовать со свободными электронами проводника – притягивать их к себе. В результате первый электрон начнёт двигаться в направлении положительного заряда (как показано на рисунке). Уйдя из своего места, этот электрон образует на этом месте положительный заряд, который будет притягивать к себе второй электрон, который также начнёт двигаться в сторону положительных зарядов, и так далее. В результате все свободные электроны начнут упорядоченное направленное движение.
На втором конце проводника отрицательные заряды посредством своего электрического поля будут также взаимодействовать со свободными электронами проводника – отталкивать их от себя. В результате это будет способствовать движению электронов в указанном направлении.
Это явление упорядоченного направленного движения свободных электронов под действием сил электрического поля назвали электрическим током проводимости.
Таким образом, чтобы в проводнике при определённых условиях возник электрический ток, необходимо наличие в нём свободных заряженных частиц (в металлах – электронов).
Таблица 4.4
№ п/п | Вопрос, задание | Номер правильного ответа |
Что такое проводник? | ||
Что является свободными заряженными частицами в металлическом проводнике? | ||
В каком состоянии находятся свободные электроны в проводнике в обычных условиях? | ||
Как будут взаимодействовать свободные электроны в проводнике с положительными зарядами на одном из его концов? | ||
Как будут взаимодействовать свободные электроны в проводнике с отрицательными зарядами на другом конце проводника? | ||
В чём суть явления электрического тока проводимости? |
Sнечёт. – Sчёт. = 5.
Таблица 4.4а
Номер правильного ответа | Правильный ответ |
Притягиваться. | |
Явление упорядоченного направленного движения свободных электронов под действием сил электрического поля. | |
Вещество, имеющее свободные заряженные частицы. | |
Отталкиваться. | |
Электроны, потерявшие связь с атомами. | |
Хаотически движутся. |