Универсальный внешний накопитель для всех iOS-устройств, совместим с PC/Mac, Android
Header Banner
8 800 100 5771 | +7 495 540 4266
c 9:00 до 24:00 пн-пт | c 10:00 до 18:00 сб
0 Comments

Содержание

Урок-исследование «Объяснение электрических явлений» – конспект урока – Корпорация Российский учебник (издательство Дрофа – Вентана)

Цели урока: обобщение знаний по электрическим явлениям, формирование умений объяснять их причину и использовать полученные знания в повседневной жизни.

Задачи урока:

  • актуализировать знания и обобщить материал по теме: «Электрические явления», объяснить причину электризации с использованием физического эксперимента ;
  • создать условия для развития таких аналитических способностей учащихся, как умение анализировать предложенные ситуации, сопоставлять, сравнивать , обобщать познавательные объекты, делать выводы;
  • содействовать развитию умений осуществлять рефлексивную деятельность;
  • способствовать развитию культуры взаимоотношений при работе в группах; содействовать повышению уровня мотивации на уроках через средства обучения; воспитывать стремление к познанию, понимание необходимости соблюдения техники безопасности в целях предотвращения пожаров и аварий на производстве и в быту.

Форма урока: урок – исследование

Оборудование: электрометры, эбонитовые и стеклянные палочки, шерсть, шелк, диски от разборного конденсатора, изолирующие штативы, метал­лический экран на изолирующей подставке, электрофорная машина, компьютер, мультимедийный проектор, экран, датчик электрического заряда.

Ход урока

(Слайд 1)

1. Организационный момент

Учитель: Мы продолжаем изучать электрические явления и основными из изученных понятий являются электрический заряд и электризация. И целью нашего урока является выяснение причины электризации и роли статического электричества в нашей жизни.

Запишем тему урока: «Объяснение электрических явлений».

Эпиграфом урока мы взяли слова: «Человек не может изменить законы природы, но он может познать их, а затем использовать себе во благо». Как это можно реализовать на практике, проследим на уроке.

Работать будем в группах, которые заранее получили задания и занимались исследовательской работой, их представим позже. (Группы формировались с учетом интересов и уровня подготовки учащихся)

2. Актуализация знаний учащихся

Учитель: Вспомним основные понятия:

  1. Что такое электризация? Назвать способы электризации.(Слайд 2)
  2. Что называют электрическим зарядом?
  3. Какие два рода заряда существуют? И как они взаимодействуют?
  4. Заряд, какого знака получает стеклянная палочка, потертая о шелк? Эбонитовая палочка, потертая о мех?

Следующий вопрос от наших фокусников.

Группа фокусники 1
Опыт 1

Изучение поведения тела в электрическом поле.

Оборудование: эбонитовая палочка, шерсть, комочек ваты

  1. Хорошо натрите эбонитовую палочку о шерсть.
  2. Распушите очень маленький комочек ваты и положите его на палочку.
  3. Осторожно сдуйте с палочки пушинку вверх.
  4. Быстро переместите палочку под ватку, наблюдайте за парением ватки в электрическом поле заряженной палочки. ( Если пушинка прилипнет к палочке, сдуйте ее и снова повторите опыт, пока не добьетесь парения пушинки).
  5. Вопрос: Какой заряд получила пушинка относительно заряда палочки: одноименный или разноименный? Что можно сказать о зарядах палочки и шерсти?
  6. Учитель: Какие частицы входят в состав атома? Какой заряд имеет атом?
  7. С помощью, каких приборов можно обнаружить электрический заряд?

Но названные приборы не дают точного значения, для этого применяют датчики электрического заряда. Они позволяют проводить точные количественные измерения с учетом знака. Посмотрим, как работает, данный прибор. Информацию о результатах проводимых измерений мы можем увидеть на экране, и представлена она в двух видах: в виде таблицы и графически.

Демонстрация (Работа датчика электрического тока).

3. Работа в группах

Учитель: А теперь посмотрим, какое задание получила группа теоретиков.

Задания для группы теоретиков:

  1. Выяснить причины электризации. Почему при электризации трением на телах появляются противоположные по знаку заряды?
  2. Почему одни вещества проводят электрический заряд, а другие нет? Как объяснить существование проводников и изоляторов?
  3. Что такое заземление и на чем оно основано?

Но сначала слово предоставим фокусникам.

Группа фокусники 2
Опыт 2

Равенство зарядов при электризации.

  1. Возьмем электрометр, на стержне которого укреплена металличе­ская сфера с отверстием, и две пластины на длинных рукоятках: одну из эбонита, а другую из плексигласа.
  2. Потрем одну пластину о другую. (При трении друг о друга пластины электризуются.)
  3. Внесем одну из пластин внутрь сферы, не касаясь ее стенок. Если пластина заряжена положительно, то часть электронов со стрелки и стержня электрометра притянется к пластине и соберется на внутренней поверхности сферы. Стрелка при этом зарядится положительно и оттолкнется от стержня. Если внести внутрь сферы другую пластину, вынув предварительно первую, то электроны сферы и стержня будут отталкиваться от пластины и соберутся в избытке на стрелке. Это вызовет отклонение стрелки, причем на тот же угол, что и в первом опыте. Опустив обе пластины внутрь сферы, мы вообще не обнаружим отклонения стрелки.

Вопрос. Почему так произошло?

(Это доказывает, что заряды равны по модулю и противоположны по знаку.)

Учитель: В электризации участвуют 2 тела и получают заряды разных знаков? Почему? На этот вопрос ответ даст группа теоретиков.

Задание 1 для группы теоретиков

Выяснить причины электризации. Почему при электризации трением на телах появляются противоположные по знаку заряды?

Группа теоретиков 1

В каждом атоме число протонов и число электронов одинаково, поэтому в обычных условиях общее число электроновв любом теле равно общему числу протоновв нем. Электроны имеют наименьший отрицательный заряд, протоны – наименьший положительный заряд, но по модулю их значения одинаковы. Поэтому, сумма всех отрицательных зарядов в теле равна по абсолютному значению сумме всех положительных зарядов и тело в целом не имеет заряда. Оно электрически нейтрально.

Если же нейтральное тело приобретет электроны от какого-нибудь другого тела, то оно получит отрицательный заряд. Таким образом, тело заряжено отрицательно в том случае, если оно обладает избыточным, по сравнению с нормальным, числом электронов.(Слайд 3)

А если нейтральное тело теряет электроны, то оно получает поло­жительный заряд. Следовательно, тело обладает положительным зарядом, если у него недостаточно электронов.

Таким образом, тело электризуется, т. е. получает электрический заряд, когда оно приобретает или теряет электроны.

Когда эбонитовую палочку трут о шерсть, то она заряжается отри­цательно, а шерсть при этом – положительно.

Это объясняется тем, что при трении электроны переходят с шерсти на эбонит, т. е. с того вещества, в котором силы притяжения к ядру атома меньше, на то вещество, в котором эти силы больше. Теперь в эбонитовой палочке будет избыток электронов, а в куске шерсти – недостаток.

Как показывает опыт, заряды шерсти и эбонитовой палочки равны по абсолютному значению. Ведь сколько электронов ушло с шерсти, столько же их прибавилось на эбоните.

Значит, при электризации тел заряды не создаются, а только разделяются. Часть отрицательных зарядов переходит с одного тела на другое.

(Слайд 4)

Вывод 1:

  1. Любое тело, у которого существует избыток или недостаток электронов считается наэлектризованным (у ненаэлектризованного тела числа положительных и отрицательных зарядов равны).
  2. При электризации тел заряды не создаются, а только разделяются.
Группа фокусники 3
Опыт 3

2 электрометра с шарами, один заряжают и соединяют поочередно с другим деревянной палочкой и металлической спицей.

Объяснить наблюдаемое явление.

Задание 2 для группы теоретиков

Почему одни вещества проводят электрический заряд, а другие нет? Как объяснить существование проводников и изоляторов?

Группа теоретиков 2

Зная строение атома, можно также объяснить существование про­водников и изоляторов. В атомах электроны находятся на разных расстояниях от ядра. Удаленные от ядра электроны слабее притягиваются к нему, чем ближние. Особенно слабо удерживаются удаленные электроны ядрами металлов. Поэтому в металлах электроны, наиболее удаленные от ядра, покидают свое место и свободно движутся между атомами. Эти электроны называют свободными электронами. Те вещества, в которых есть свободные электроны, являются проводниками. Что мы и наблюдали на опыте.

(Слайд 5)

В эбоните, резине, пластмассах и многих других неметаллах электроны прочно удерживаются в своих атомах и не могут двигаться в электрическом поле. Поэтому такие вещества являются непроводниками, или диэлектриками.

Вывод 2: Хорошая проводимость веществ объясняется наличием свободных электронов.

(Слайд 6)

Группа фокусники 4
Опыт 4

2 электрометра с разными шарами, один заряжают и соединяют металлической спицей с другим. Объяснить наблюдаемое явление.

Задание 3 для группы теоретиков

Что такое заземление и на чем оно основано?

Группа теоретиков 3

Мы уже знаем, что если заряд передают от заряженного шара к незаряженному и размеры шаров одинаковы, то заряд разделится пополам. Но если второй, незаряженный шар больше, чем первый, то на него перейдет больше половины заряда.

Чем больше тело, которому передают заряд, тем большая часть заряда на него перейдет.На этом основано заземление – передача заряда земле. Земной шар велик по сравнению с телами, находящимися на нем. Поэтому при соприкосновении с землей заряженное тело отдает ей почти весь свой заряд и практически становится электрически нейтральным.

(Слайд 7)

Вывод 3: Заземление – это передача заряда земле. Оно основано на том, что чем больше тело, которому передают заряд, тем большая часть заряда перейдет на него.

Учитель: Итак, мы получили ответы на вопросы, поставленные перед теоретиками. Теперь поговорим о другом.

В результате электризации можно накопить очень большой заряд, который называют статическим электричеством. С ним встречаемся и в природе и в быту, оно может быть полезным и оказывать вредное воздействие. Исследованием положительного и отрицательного воздействия занимались группы: метеорологов, медиков, экологов и изобретателей.

Задание для группы метеорологов

Выяснить причину молнии.

(Слайд 8)

Группа метеорологов

Грозным природными явлениями считаются гром и молния. Известно, что молнии могут возникнуть при скоплении разноименных электрических зарядов, называемых статическими зарядами.

26 ноября 1753 г. Михаил Васильевич Ломоносов выступил с тор­жественным докладом в Академии наук, в котором рассказал об итогах многолетних исследований. Доклад этот назывался «Слова о явлениях воздушных от электрической искры происходящих». М.В. Ломоносов первый объяснил, отчего происходят грозы. Объяснение было таким. В земной атмосфере воздух находится в постоянном движении. Благодаря трению восходящих и нисходящих воздушных потоков частички воздуха электризуются, а когда они сталкиваются с капельками воды в облаках, то отдают им свой заряд. Таким образом, на облаках с течением времени скапливаются весьма большие заряды и между ними возникает сильное электрическое поле. Оно то и вызывает молнию.

Наблюдения на Крайнем Севере и в Сибири показывают, что и при низких температурах во время сильных снегопадов и метелей электризация снега настолько велика, что происходят зимние грозы, в облаках снежной пыли бывают, видны синие и фиолетовые вспышки, наблюдается свечение остроконечных предметов, образуются шаровые молнии. По экспериментальным данным, нижняя часть облаков чаще всего имеет отрицательный заряд, а верхняя – положительный, но может иметь место и противоположная полярность частей облака. Облака могут также нести преимущественно заряд одного знака.

(Слайд 9)

Вывод 4: Из-за трения восходящих и нисходящих воздушных потоков частички воздуха электризуются, а когда они сталкиваются с капельками воды в облаках, то отдают им свой заряд. Таким образом, на облаках с течением времени скапливаются большие заряды и между ними возникает сильное электрическое поле. Оно то и вызывает молнию.

Учитель: Слово предоставляем медикам.

Задание для группы медиков
  1. Выяснить влияние статического электричества на организм человека.
  2. Каким образом можно уменьшить его воздействие?
Группа медиков

Мы исследовали, какое влияние на наше здоровье оказывает статическое электричество и как применяется в медицинских целях, и результат представим в виде презентации.

(Слайд 10)

Основные тезисы:

  1. С точки зрения физики человек – это живая электростанция, в каждой клетке его тела множество генераторов – митохондрий, непрерывно вырабатывающих энергию в организме в виде статического электричества. «Лишнее» электричество может привести к серьёзным сбоям в работе органов и систем, нервным стрессам и инсультам. И если, здороваясь за руку или прикоснувшись к металлической поверхности вы чувствуете удар током, знайте – ваш организм подает сигнал тревоги о том, что его переполняет «вредная» энергия, от которой нужно срочно избавиться.
  2. Лишнее электричество обязательно должно выводиться из организма способом заземления. На протяжении тысячелетий наши предки ходили по земле босиком, заземляясь естественным путем.

В настоящее время «сбросить» её не трудно: достаточно в течение 3–5 минут подержаться за любые металлические предметы: водопроводные краны, батареи и т. п., причём лучше всего делать это регулярно, несколько раз в день. А вечером, придя домой с работы, можно провести полное энергетическое очищение организма. Для этого наполните ванну водой комнатной температуры на 5–10 см, встаньте в неё обеими ногами, а затем сделайте 20–30 медленных приседаний, опуская в воду руки с разведёнными веером пальцами.

В теплое время года старайтесь как можно больше ходить босиком, особенно по росе и по мокрой земле.

По возможности откажитесь от синтетики, носите бельё и одежду из хлопка и шерсти.

Воздух в комнате увлажняйте с помощью пульверизатора и раз в день протирайте влажной тряпкой, используйте специальные нейтрализаторы зарядов (добавки к воде при мытье полов, антистатик для одежды).

А также статическое электричество применяется в лечебных целях:

  • используется статический душ, благотворно воздействующий на организм;
  • легко электризующееся поливинилхлоридное белье помогает при лечении некоторых болезней кожи;
  • для лечения органов дыхания используются специальные аэрозоли. Мы подготовили памятку, в которой несколько практических советов для снятия статического электричества.

Несколько практических советов для снятия статического электричества.

  1. Достаточно в течение 3–5 минут подержаться за любые металлические предметы: водопроводные краны, батареи и т.п., причём лучше всего делать это регулярно, несколько раз в день.
  2. Вечером можно провести полное энергетическое очищение организма: для этого наполните ванну водой комнатной температуры на 5–10 см, встаньте в неё обеими ногами, а затем сделайте 20–30 медленных приседаний, опуская в воду руки с разведёнными веером пальцами
  3. В теплое время года старайтесь как можно больше ходить босиком, особенно по росе и по мокрой земле.
  4. По возможности откажитесь от синтетики, носите бельё и одежду из хлопка и шерсти.
  5. Воздух в комнате увлажняйте с помощью пульверизатора и раз в день протирайте влажной тряпкой.

А также сейчас проведем физкультминутку.

Физкультминутка.

(Проводят медики)

Учащимся в парах предлагается изобразить пантомимой: «Вы – электрические заряды. Как вы себя поведёте, если заряжены положительно; разными знаками; отрицательно; разноимённо. Вы – положительно заряжены, а потолок – отрицательно. Потянитесь. Вы – нейтрально заряженное тело».

Учитель: Слово предоставляем экологам

Задание для группы экологов

При решении, каких экологических проблем можно применять электрические поля и статическое электричество?

(Слайд 11)

Группа экологов

Мы провели исследование, как с помощью электрических полей можно очистить дым?

Трубы наших заводов, фабрик, тепловых электростанций выбрасывают много дыма, который загрязняет воздух. Поэтому с дымом ведется постоянная борьба: устанавливаются различные дымоочистители и дымоуловители. В настоящее время для очистки воздуха от пыли, сажи, вредных кислородных и щелочных паров используют электростатические фильтры. Действие электрофильтра можем наблюдать и мы на такой установке.

Опыт 5

В стеклянной трубке проходит вдоль стенки станиолевая лента, соединенная с положительным полюсом электрофорной машины, а по оси – подвешенная на изолированном стержне проволока с тяжелым грузом (проволока соединяется с отрицательным полюсом машины). «Труба» ставится над кристаллизатором, наполненным небольшим количеством концентрированной соляной кислоты. Если палочку с ваткой, смоченной в нашатырном спирте, поднести к кислоте, то последняя начинает дымиться, и из «трубы» идет густой белый дым. Приводим в действие электрофорную машину, дым почти сразу исчезает.

Чем это можно объяснить? Частички дыма в трубе приобретают заряд такого же знака, как и у осевой проволоки. Поэтому под действием электрического поля, созданного внутри трубы, они движутся к стенкам и оседают на них. Со стенок дым периодически счищается.

Электрические фильтры улавливают 99% золы, содержащейся в выходных газах

Задание для группы изобретателей и экспериментаторов

На каких предприятиях можно применять электрические поля и статическое электричество?

Группа изобретателей и экспериментаторов (в нее входят работники различных предприятий)
1. Ткацкая фабрика.

(Слайд 11)

При протягивании через станки ткань электризуется из-за трения и начинает сильно загрязняться и даже искрить. Во избежание этого в помещениях стараются поддерживать определенную влажность, а все оборудование заземлять.

Влажный воздух не позволяет электрическому заряду накапливаться на предметах, так как является проводником, ткань меньше электризуется и не притягивает к себе пыль. А чтобы заряд не накапливался на оборудовании, станки заземляют.

2. Электроворсовый цех.

(Слайд 12)

Мы побывали в цехе, где изготавливают искусственный мех, бархат, плюш, замшу, ковры, одеяла, способом, называемым электроворсованием. Делается это так, между двумя металлическими заряженными электродами движется ткань, на которой нанесен слой клея, сверху на ткань продувается ворс – короткие волокна или частички шерсти. В электрическом поле ворсинки движутся в строго определенном направлении и оседают на ткань плотным слоем.

Уяснить сущность процесса поможет простой опыт.

Опыт 6

На нижнюю пластину конденсатора насыпаем мелко нарезанные листочки станиоля. Одновременно начнем заряжать конденсатор и протягивать между его пластинами полоску бумаги, смазанную клеем. Видим, что листочки станиоля при своей движении с нижней пластины к верхней встречают бумагу и при­липают к ней. Тоже самое происходит и с ворсом.

Подобным же образом делают наждачную бумагу.

3. Лакокрасочный цех

(Слайд 12)

Электрические поля применяют при электроокраске. Электроокраска уменьшает расход лакокрасочного материала более чем на 50% по сравнению с расходом при обычной окраске распылением; она не только ускоряет процесс, но и освобождает рабочих от трудоемкой работы.

В чем же заключается этот метод?

Опыт 7

Кратко пояснить его можно с помощью вот этой установки. Установка состоит из металлического экрана на изолирующей подставке, соединенного с положительным полюсом электрофорной машины, и жестяного лотка на изолирующей ручке, соединенного с отрицательным полюсом машины. На краю лотка расположены мелко нарезанные листочки станиоля. К экрану прикреплен лист бумаги, покрытый клеем. Приводим в действие электрофорную машину. Поднеся лоток к экрану, начинаем медленно перемещать его сверху вниз. Видим, что листочки станиоля слетают с лотка и оседают ровным слоем на бумаге.

Если укрепить на экране чистый лист белой бумаги и заменить станиоль темной масляной краской, то в результате бумага окрасится.

Движущиеся на конвейере окрашиваемые детали заряжают положительно, а частицам краски придают отрицательный заряд, и они устремляются к положительно заряженной детали. Слой краски на ней получается тонкий, равномерный и плотный.

4. Хлебозавод.

(Слайд 13)

Мука относится к горючим веществам. Находясь в воздухе во взвешенном состоянии, она может воспламениться. Как с этим бороться? Чтобы мука не воспламенялась, воздух увлажняют, а оборудование заземляют.

В бункере, где происходит смешивание муки и воды и замес теста, воду заряжают отрицательно.

Чтобы процесс замеса шел быстрее, муку заряжают положительно. При получении муки электризация вредна, а при замесе теста – полезна.

5. Консервный завод

(Слайд 13)

Использование электрических полей очень разнообразно. Так, на рыбокомбинате электростатическим методом ведется копчение рыбы. Копчение – это пропитывание продукта древесным дымом. Этот процесс напоминает электроокраску, только осаждаемым веществом являются частички коптильного дыма.

Здесь производят копченую рыбу. При электрокопчении частицы дыма заряжают положительно, а отрицательным электродом служит, например, тушка рыбы. Копчение таким методом происходит в десять раз быстрее.

4. Закрепление

Учитель: Спасибо группам за предоставленную информацию о разнообразном применении электрических полей. А теперь в качестве закрепления предлагаю следующую работу.

Работа с кейсами в группах по плану:

1. Прочитайте кейс, обсудите, встречаются ли такие ситуации в жизни.

2. Ответьте на вопросы после кейса.

Кейс 1

(Слайд14)

Комиссия, проверяющая работу в типографии была возмущена тем, что несколько раз в день печатные (ротационные) машины отключались, для проведения в цеху влажной уборки. Это, по их мнению, снижало производительность труда, повышало себестоимость печатной продукции. Мастер цеха Петров Иван Иванович объяснил, что это необходимо делать для того, чтобы снять статическое электричество с бумаги и машины, для предотвращения замятия, разрыва бумаги и возможности пожара. 

Вопросы к кейсу:

  1. Кто прав? Иван Иванович или комиссия?
  2. Как повысить производительность труда и себестоимость печатной продукции? 
Кейс 2

(Слайд 15)

Неприятность в дороге произошла с водителем-любителем Смирновой Ольгой Ивановной. Её автомобиль не доехав немного до автозаправки остановился, т.к. кончился бензин. Ольга Ивановна всегда возила с собой в багажнике, на всякий случай, небольшую, симпатичную, пластиковую канистру с бензином. – Какая я всё-таки молодец! – подумала Ольга Ивановна, долила бензин в бензобак и поехала дальше.

Вопросы к кейсу:

  1. Действительно ли «молодец» Ольга Ивановна?
  2. Какую важную ошибку допустила Ольга Ивановна? Что могло случиться?
  3. Что должен делать водитель, что бы такая неприятность с ним не случилась в дороге?

3. Анализ кейсов.

5. Рефлексия

Учитель:

  1. А сейчас давайте подведём итог урока. Что же такое электризация? Выскажите свое мнение, составив синквейн к слову «электризация».
  2. В заключение урока выразите ваше личное отношение к уроку, заполнив таблицу «Итоги урока»

 

Знаю и умею

Могу объяснить

Нужно повторить

Электризация, ее причины

 

 

 

На чем основано заземление?

 

 

 

Применение статического электричества

 

 

 

6.

Домашнее задание

§31, упр. 12, составить синквейн к слову «заряд» или составить кроссворд со словом «электризация».

Разработка урока «Электризация тел при соприкосновении. Взаимодействие заряженных тел. Два рода зарядов» | План-конспект урока по физике (8 класс):

Деятельность учителя /  

Ход урока

Деятельность учащихся

Познавательная

Коммуникативная

 

Регулятивная

 1 этап Организационно-мотивационный (2мин.)

1.Приветствие учителя

– Здравствуйте, ребята, садитесь. Я очень рада   видеть вас сегодня на уроке. Проверьте, пожалуйста, свою готовность к уроку. -Присаживайтесь.  Давайте друг другу улыбнемся и начнем работу.  

2. Предоставляет материал, позволяющий осуществить переход к изучению нового материала.

Ребята, мне приходят на электронную почту письма с просьбой ответить на них.

1)Дети, я домохозяйка, недавно купила шубу, очень красивый мех, синтетический. Не успела ее одеть, а она уже серая, грязная какая-то. Не знаю почему?

2) А, я, шофер. Хотел в полиэтиленовую канистру бензин набрать на заправке. А мне не разрешили. Почему?

3)Я работаю в типографии. При печати книг и газет бумага в печатных машинах трется друг о друга и закручивается, рвется и портится; много ее идет вследствие этого в брак. Что происходит с бумагой?

4)А у меня беда. Шло испытание нового заправочного агрегата для самолетов. Он представлял собой облегченную конструкцию с трубами из синтетических материалов. Во время заправки горючим агрегат и самолет взорвались. Что же было  причиной этого взрыва?

 Явление, с которым мы познакомимся, играет очень большую роль в жизни человека, природе, в быту. С этим явлением мы с вами встречаемся   каждый день, не задумываясь об этом. А называется это явление красивым словом «Электризация».

Взаимное приветствие, настраиваются на работу.

Слушают и отвечают на вопросы.

Записывают тему и дату урока.

Самостоятельно предлагают   разные способы поиска ответа.

Эмоциональный  настрой    на урок. Настраиваются на работу на уроке.

Взаимодействуют с учителем во время опроса, осуществляемого во фронтальном режиме.

Развивают умение слушать и слышать собеседника.

Настраиваются  на  организацию своей деятельности.

Контролируют правильность ответов одноклассников.

Приобретают умение организовывать свою деятельность, дополнять, уточнять высказанные мнения по существу поставленного задания.

2 –й этап. Актуализация опорных знаний. (5 мин)

Сегодня мы будем изучать явление, которое поможет объяснить процессы, о которых мы услышали в рассказах и ответить на поставленные вопросы в конце урока. Начнем изучать это явление с примеров из нашего повседневного опыта.

-Кто гладил кошку? А против шерсти? А ночью?

-Кто сдергивал синтетическое покрывало с постели или снимал футболку из синтетики через голову? А в темной комнате? Что вы слышали? А что вы видели? Искра- маленькая молния-это что такое? Какое это явление?

  Начиная с этого урока, мы начнем изучать электрические явления. Посмотрим видеоУрок 11. электроскоп. проводники и диэлектрики. делимость электрического заряда. электрон. электризация тел. электрический заряд – Физика – 8 класс – Российская электронная школа (resh.edu.ru) Запишите тему урока.(тема записана на закрытой доске)

  Внимательно слушают учителя, просматривают видеоматериал.

  Проявляют  активность  для решения познавательных задач;

  адекватно оценивают собственное поведение и поведение окружающих.

Используют  установленные правила    при беседе с учителем.        

3-й этап   Постановка учебной задачи (2 мин.)

Выдвигается учебная задача, анализирующая способы ее решения и выдвигается гипотеза.

Учитель:  Рассказы и приведенные примеры являются фактами того, что электрические явления и в частности электризация тел, широко представлены в природе и в быту. В конце урока мы объясним эти факты, изучив явление электризации тел. Тогда какова цель нашего урока?

– Изучить явление электризации тел.

 

Предлагает учащимся высказать предположение о способах изучения темы урока и  попытаться составить план изучения темы ««Электризация тел при соприкосновении. Взаимодействие заряженных тел. Два рода зарядов»

– На доске дан план урока, но пункты плана перепутаны. Выберите порядок работы на уроке.

План.

1. Оценка работы.

2.  Электризация тел при соприкосновении (работа с текстом).

3.Решение тестовых заданий.

4. Опыты.

Высказывают предположения:  

 – Изучить явление электризации тел.

Задают вопросы учителю.

Выдвигают предположения по плану урока.  Выбирают порядок работы на уроке. Составляют план.

  Составляют план

1. Электризация тел при соприкосновении (работа с текстом).

2.  Опыты.

3.  Решение тестовых заданий.

4. Оценка работы.

Вспоминают соответствующие учебные задачи, делают содержательные обобщения.   Планируют учебное сотрудничества с учителем и сверстниками.

Учатся выражать свои мысли, строить высказывания

.

 

Ставят  учебные задачи в сотрудничестве с учителем;

  определяют   последовательность промежуточных целей и соответствующих им действий с учетом конечного результата.  

4-й этап Изучение нового материала (18 мин.)

1. Учитель начинает беседу с проблемного вопроса по теме урока.

 Задает учащимся наводящие вопросы:

-Когда вы пользуете расческой, происходит прикосновение волосков после удаления расчески?

-Кто снимал синтетическое футболку  через голову? А в темной комнате? Что вы слышали? А что вы видели? Искра- маленькая молния-это что такое? Какое это явление?

3.Организует беседу,

которая дает представление о электризации тел.

4.Подводит  итог беседы, создает готовность к предстоящей деятельности.

5. Работа по пунктам плана изучения новой темы.

  –  Работаем   по учебнику стр. 75-77 ответьте на вопросы карточки  (Приложение 1) на первый вопрос ответ записать в тетрадь.  

-Для выяснения определения и свойств электризации проведём  экспериментальную работу в парах :

1)  Вначале проводим фронтальный опыт, используя [полоски из бумаги и полиэтиленовой пленки]. Взяв их за концы, учащиеся сближают полоски. Затем, потерев их дуг о друга, размещают их на прежнее расстояние и наблюдают притяжение . Результат зарисовывают

Подводим итоги опытов:

-В результате чего изменились свойства полосок?(Соприкосновения)

Какими свойствами стали обладать полоски в результате их соприкосновения? (Способностью притягиваться)

2) Задает учащимся наводящие вопросы:

 -Какая  из полосок получила заряд? (обе)

-Как взаимодействуют наэлектризованные тела?(притягиваются или отталкиваются)

Чем же может быть вызвано такое различие во взаимодействии наэлектризованных тел?

-Почему они отталкиваются? Какой заряд у бумажных полосок (у двух полиэтиленовых) одинаковый или разный?(одинаковый)

-Какой заряд у бумажной и полиэтиленовой полоски?(разный)

И действительно, тщательное изучение этих явлений подтверждает наличие разного рода зарядов

Электрический заряд, полученный на стеклянной палочке , потертой о шелк, условились называть положительный , а заряд эбонитовой палочки, потертой о мех,- отрицательным. Одни тела электризуются так, как стеклянная палочка, т. е. положительно. Другие, как эбонитовая палочка, -отрицательно. Положительные заряды обозначают знаком «+» , отрицательные- знаком – «-«.(Потому что так назвал американец В.Франклин(1706-1790)

Проделанные нами опыты что показывают?  (Что тела, имеющие электрические заряды одинакового знака, взаимно отталкиваются, а тела, имеющие заряды противоположного знака, взаимно притягиваются.

  Наблюдают и объясняют явление электризации.  

Фиксируют в тетради определения, выводы.

Причина электризации, взаимодействие заряженных тел .

Работают  с материалом учебника, выделяют существенную информацию.

 Отвечают на вопросы учителя, дополняют и уточняют ответы одноклассников.

.

        

Обучающиеся учитывают мнения других, осуществляют  взаимопомощь

  Слушают  учителя в соответствие с целевой установкой, планируют  свои действия.  

Анализируют наблюдаемые явления, обобщают и делают выводы.

5 –й этап Первичное закрепление материала (4 мин.)

Интерактивное задание

 « Электризация тел при соприкосновении. Взаимодействие заряженных тел. Два рода зарядов»  (работа в парах, переход по ссылке:      

https://forms.gle/VR4UcH6rij8ow2UM6 

Выполняют тестовые задания и оценивают правильность своих ответов на экране.

Совместное выполнение заданий.  Учатся воспринимать на слух ответы одноклассников.

Контролируют правильность и полноту ответов, по мере необходимости дополняют и исправляют.

6- й этап Физкультминутка ( 1 мин)

Физкультминутка «Одноименные и разноименные заряды».

         Ученики встают в пары. Учитель произвольно раздает карточки «+» и «- ». (Приложение 3) Ученикам предлагается играть роль зарядов. По команде учителя ученики должны показать взаимодействие зарядов.

        

Играют роль зарядов, применяя полученные на уроке знания.

 Осуществляют совместную деятельность в коллективе.

Планируют и корректируют свои  действия в соответствии с поставленной задачей.

7-й этап Применение знаний  (7 мин.)

  Изучив явление электризации давайте ответим на вопросы которые прозвучали в начале урока.

-почему синтетическая шуба быстро загрязняется?

-почему нельзя набирать легко воспламеняющиеся вещества в полиэтиленовые канистры?

-что происходит с бумагой в печатных машинах?

-почему произошел взрыв? Задания учащимся: Сделать выводы о  роли электризации ( Приложение 2)

 Отвечают на вопросы, Анализируют, используя  приобретённые знания, и делают выводы о  роли электризации.   

  Организуют    учебное сотрудничество с учителем и сверстниками,  проявляют  активность во взаимодействии для решения познавательных задач,

 адекватно оценивают  собственное поведение и поведение окружающих.

Проведение наблюдения   электризации   с использованием  знаний приобретенных на уроке, жизненного опыта.  Выбирают  действия в соответствии с поставленной задачей и условиями её реализации.

8-й этап Информация о домашнем задании (2 мин.)

 Дает комментарий к домашнему заданию.        

Для всех: § 25,

 Для желающих: рисунок  

 « Электризация вокруг нас».

Индивидуально:  приготовить сообщение  на тему «Электризация трением на производстве и в быту», «Способы борьбы с накоплением электрических зарядов».

Записывают домашнее задание, задают вопросы.

Учатся слушать и вступать в диалог.

Планируют свои  действия в соответствии со своими интересами и способностями.

9-й этап Рефлексия  деятельности (4 мин.)

Организует рефлексию (по вопросам     Какую проблему мы поставили в начале урока? Удалось ли нам ее решить? К какому выводу мы пришли?

Какой новый опыт приобрели и чему научились?

Достигли ли цели урока?) и самооценку учебной деятельности учащихся;

– отмечает степень вовлеченности учащихся

в работу на уроке;

– просит учащихся с помощью смайликов оценить настроение после урока

   

Определяют степень соответствия поставленной цели и результатов деятельности: называют тему и задачи урока, отмечают наиболее трудные и наиболее понравившиеся эпизоды урока, высказывают оценочные суждения.

Рефлексия своих действий:

способность к самооценке и  оценки  на основе критерия успешности учебной деятельности.

Самостоятельно анализируют   достижение цели на основе  выделенных учителем ориентиров действия в новом учебном материале.

«Электризация тел.» Оборудование и средства обеспечения учебного процесса:

Развивающие. Воспитательные

Урок физики в 8-м классе по теме «Электризация тел. Взаимодействие заряженных тел. Два рода зарядов. Проводники и непроводники». Учитель: Семенова В.Н. МБОУ СОШ 1 города Ставрополя Цели: Образовательные

Подробнее

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ Тема урока: Электризация тел. Два рода зарядов. Взаимодействие заряженных тел. Электроскоп. Проводники и непроводники электричества. Цель урока: Образовательная: формирование первоначальных

Подробнее

Инструкция по выполнению работы

Инструкция по выполнению работы На выполнение контрольной работы по физике отводится 1 урок (45 минут). Работа состоит из 2 частей и включает 11 заданий. Часть 1 содержит 7 заданий (1 7). К каждому заданию

Подробнее

Урок физики в 8 классе

Урок физики в 8 классе 1. ФИО (полностью) Вольнова Светлана Юрьевна 2. Место работы МБОУ СОШ 3 3. Должность Учитель физики 4. Предмет Физика 5. Класс 8 6. Тема урока Электрический ток. Источники электрического

Подробнее

Демонстрация статического электричества

ВВЕДЕНИЕ Книга «Интересные эксперименты с электричеством» заинтересует юных любознательных читателей. Она научит их ставить вопросы и самим находить на них ответы. Как заставить прыгать овсяные хлопья?

Подробнее

ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ. ФИЗИКА.

ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ. ФИЗИКА. Электростатика. Взаимодействие заряженных тел. Электрический заряд. Закон сохранения электрического заряда. Закон Кулона. Электростатическое поле, его основные характеристики. Электростатика.

Подробнее

Детский Клуб Физиков

В гимназии организована деятельность детского клуба физиков, целью создания которого является реализация пропедевтического курса физики для гармоничного введения физики как школьного предмета. Данная программа

Подробнее

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа 32» ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА Автор работы: Хисматуллин Роман, Ученик 1 «Б» класса МБОУ «СОШ 32» Руководитель: Карапетян

Подробнее

СТАТИЧЕСКОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСТВО

СТАТИЧЕСКОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСТВО ИССЛЕДОВАНИЕ ПОДЫРЯКИ ЕВГЕНИЯ УЧЕНИКА 2 «В» КЛАССА НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ: ПЕТРИКОВА ЕЛЕНА ВЯЧЕСЛАВОВНА ГБОУ ШКОЛЫ 2054 (ШКОЛЬНОЕ ОТДЕЛЕНИЕ 1) Г. МОСКВА, УЛ.ТРУБНАЯ, Д.36 1 ЯНВАРЬ

Подробнее

ПОДГОТОВКА к ОГЭ ЧАСТЬ 1

ПОДГОТОВКА к ОГЭ ЧАСТЬ 1 ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ 1.Два точечных заряда будут притягиваются друг к другу, если заряды 1.одинаковы по знаку и любые по модулю 2.одинаковы по знаку и обязательно одинаковы по

Подробнее

Физика Условные обозначения

ББК 22.3я721 Ф48 Ф48 Авторы: А.В. Грачёв, В.А. Погожев, П.Ю. Боков, Е.А. Вишнякова Физика : 8 класс : рабочая тет радь 2 для учащихся общеобразовательных организаций / [А.В. Грачёв, В.А. Погожев, П.Ю.

Подробнее

Урок по электробезопасности в 5 классе

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Волчье Александровская средняя общеобразовательная школа имени Героя Советского Союза Калинина Н.Н. Волоконовского района Белгородской области» Урок

Подробнее

Основы электростатики

Заочная школа СУНЦ им. А. Н. Колмогорова МГУ им. М. В. Ломоносова Основы электростатики Задание 1 для 9 класса Москва, 2016 Глава 1 Основы электростатики 1.1 Введение Ежедневно каждый человек в современном

Подробнее

1. ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОЕ ПОЛЕ В ВАКУУМЕ

Введение Ещё в глубокой древности было известно, что янтарь, потертый о шерсть притягивает легкие предметы. Английский врач Джильберт (конец 8 века) назвал тела, способные после натирания притягивать легкие

Подробнее

ОТКРЫТЫЙ УРОК ФИЗИКИ В 7 КЛАССЕ.

193 Андронова Д. В. Учитель физики Тема: ОТКРЫТЫЙ УРОК ФИЗИКИ В 7 КЛАССЕ. “Передача давления жидкостями и газами. Закон Паскаля” Цели урока: Образовательная цель – познакомить с законом Паскаля, расширить

Подробнее

Технологическая карта урока

Технологическая карта урока Ф. И.О. Ковалева Юлия Сергеевна Предмет: Математика Класс: 5 класс Автор УМК: Математика 5 класс: учебник для общеобразовательных учреждений А. Г. Мерзляк и др. Тема урока: Сложение

Подробнее

Урок в 8 классе по теме «Влажность».

Урок в 8 классе по теме «Влажность». Цели: Развивающая: умение находить решение проблемы, применять знания в различных областях, активизировать мышление; обучающая: повторить основные формулы раздела агрегатные

Подробнее

«ВОЛШЕБНОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСТВО»

Конспект занятия по опытно-экспериментальной деятельности в старшей группе «ВОЛШЕБНОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСТВО» Занятие подготовила и провела воспитатель О.В.Ткаченко Цель: способствовать развитию у детей познавательной

Подробнее

Урок 5. Тема урока: Лабораторная работа 5

Урок 5 Тема урока: Лабораторная работа 5 Цель урока: 1. Наблюдать явления интерференции, дифракции, дисперсии. 2. развивать умение: сравнивать, анализировать, делать выводы, обобщать, проводить самостоятельно

Подробнее

тема примерное задание ответ

тема примерное задание ответ 1 Что изучает физика? Тела и вещества. 2 Наблюдение и опыты. 1. Какое из приведенных ниже слов означает физическое тело? 1) ураган 2) яблоко 3) длина 4) воздух 2. Какое из

Подробнее

Источники электрического тока

МБОУ Школа 57 г.о. Самара Физика 8 класс Источники электрического тока Электрический ток упорядоченное движение заряженных частиц. Для существования электрического тока необходимы следующие условия: 1.

Подробнее

Конспект урока по опд в 8 классе

Конспект урока по опд в 8 классе Тема: «Локальные и глобальные компьютерные сети». Место проведения: ГБОУ СОШ пос. Кировский, кабинет информатики Уровень: школьный Класс: 8 Дата проведения: 23.12.14г.

Подробнее

Закон Ома для участка цепи.

Пояснительная записка ФИО автора Кашкаров Антон Васильевич работы Место работы МБОУ «лицей «Эврика» Должность Учитель физики Класс 8 Предмет, Физика, 2 часа количество часов в неделю Тема и номер урока

Подробнее

Электризация тел при соприкосновении. Взаимодействие заряженных частиц

«Что шелкова ленточка к
стене льнёт (девица к парню)»
Русская пословица.
– «Кота она звала сыночком; он
умел выгибать спинку, мурлыкать
и даже испускать искры, если его
гладили против шерсти».
Х.-К. Андерсен. «Гадкий утёнок».

3. Домашнее задание

§ 25, 26, 27
Вопросы к параграфам устно – будет опрос
на следующем уроке с выставлением за
них оценок!!
Упр. 18
Лукашик № 1178 – 11 82
Дети, я домохозяйка,
недавно купила шубу,
очень красивый мех,
синтетический. Не
успела ее одеть, а она
уже серая , грязная
какая-то. Не знаю
почему?
– А , я, шофер. Хотел в
полиэтиленовую
канистру бензин
набрать на заправке. А
мне не разрешили.
Почему?
Я работаю в типографии. При
печати книг и газет бумага в
печатных машинах трется друг
о друга и закручивается, рвется
и портится; много ее идет
вследствие этого в брак. Что
происходит с бумагой?

7. Наверное хоть раз в жизни вы наблюдали и такое? ЧТО ЖЕ ЭТО ЗА ЯВЛЕНИЕ?

8. Немного истории… В пятом веке до н.э

«янтарь»
(ископаемая смола)
Греческий ученый
Фалес Милетский
(624-547 гг.до н.э.)
Янтарь, потертый о шерсть, приобретает
свойство притягивать мелкие предметы –
пушинки, соломинки и т.п.
Уильям Гильберт
(1540 – 1603 гг.)
…показал, что при трении
электризуется не только
янтарь, но и другие
вещества и что
притягиваются металлы,
дерево, листья и даже
вода и масло…
Отто фон Герике
(1602 – 1686 гг. )
…построил первую
электростатическую
машину, основанную на
трении…
…обнаружил, что кроме
притяжения существует
электрическое отталкивание…

11. Объясните опыт

В сухой морозный день дай коту
погреться у печки или батареи
отопления, чтобы его шубка стала
сухой. Вымой руки, вытри их
досуха и быстро гладь кота «по
шерсти»: от головы к хвосту.
Скоро ты почувствуешь в руках
легкое покалывание и услышишь
треск. Если этот опыт делать в
темноте, то можно увидеть, как
шерсть
кота
вспыхивает
маленькими искорками.
Мы наблюдаем – электризацию тел.
По-гречески
янтарь “электрон”,
отсюда и
название
“электричество”.
Поставим опыт –потрем о
волосы пластмассовую расческу
– обнаружим, что расческа
начинает притягивать к себе
кусочки бумаги.
Что произошло? Потерев ее о
голову мы передали заряд с волос
на расческу и соприкасаясь с
кусочками бумаги – расческа
часть заряда передает им.
По-гречески
янтарь “электрон”,
отсюда и
название
“электричество”.
Электризация – явление, в
результате которого
тело, после
соприкосновения с другим
телом приобретает
свойство притягивать к
себе различные предметы.

15. Живые Природные источники электрического заряда

Почему притягиваются мелкие
бумажки, мелкие кусочки фольги к
наэлектризованной палочке?
А
В
Под действием поля палочки
часть свободных электронов
смещается в нижнюю часть –
в часть В.
Часть А заряжается
положительно, часть В –
отрицательно.
К палочке ближе часть А,
поэтому силы притяжения
преобладают над силами
отталкивания.
А
В
В результате чего бумажка
притягивается к палочке.

18. Электризация тел при соприкосновении

При соприкосновении (трении) одного тела
с другим оба тела приобретают способность
притягивать к себе другие тела. Такие тела
называют наэлектризованными или
получившими электрический заряд.

19. Передача электрического заряда

Электрический
заряд можно
передать от одного
тела к другому. Для
этого необходимо
коснуться
наэлектризованным
телом другого тела.

20. Виды зарядов

В ходе многочисленных
опытов выяснилось, что
заряд, полученный при
натирании стеклянной
палочки о шелк, иного рода,
чем заряд, образовавшийся у
эбонитовой палочки,
натертой о мех.
Два разных рода
электрических зарядов были
условно названы
положительный и
отрицательный.

21. Виды зарядов

Электризуется
при трении
О мех
О резину
О
О шелк
бумагу
Эбонит

+
+

Органическое
стекло
+
+
+
+
Обычное
стекло
Сургуч
+
+
+
+

+
+
+
Металл
+
+
+
+

22. Взаимодействие зарядов

23. Взаимодействие зарядов

Одноименные
заряды
отталкиваются,
разноименные –
притягиваются
Задание: определить
виды зарядов на
взаимодействующих
телах, изображенных
на рисунках.

24. Во время сильной метели огромные массы снега стремительно несутся по воздуху. При этом происходит электризация снежинок за счет

Почему во
время сильной
метели в
воздухе можно
видеть искры?
Во время сильной метели огромные массы снега
стремительно несутся по воздуху. При этом происходит
электризация снежинок за счет трения о поверхность земли,
о воздух, а также за счет столкновения частиц друг с другом.
В воздухе можно видеть искры.

25. В типографиях при печати книг и газет бумага в печатных машинах от трения очень электризуется, а от этого закручивается и

Почему в
типографиях
воздух в
производственных
помещениях
увлажняют?
В типографиях при печати книг и газет бумага в печатных
машинах от трения очень электризуется, а от этого
закручивается и рвется, поэтому воздух в производственных
помещениях
увлажняют,
делая
его
проводником
электричества. Благодаря этому заряды на бумаге не
скапливаются, а “стекают” с нее, предохраняя от порчи.

26. Новая технология приготовления теста. Крупинки муки заряжают положительно и при помощи воздушного потока подают в камеру, где

Применение
электризации
Российские
химики создали
с учеными
– медиками
В
технике применяется
метод
покраски,
сущность лечебное
которого
Новая технология
приготовления
Крупинки
муки
заключается
в следующем:
движущиеся
на конвейере
белье.
Оно сделано
из шелковых
итеста.
химических
волокон,
заряжают положительно
и(например,
при помощи воздушного
потока
окрашиваемые
детали
корпус
машинки)
которые
очень
прочны,
неони
разбухают
в воде
и непроницаемы.
подают
в
камеру,
где
встречаются
с
отрицательно
заряжают положительно, а разбрызгиваемую краску –
Призаряженными
соприкосновении
с телом
благодаря
трению
возникаютк
капельками
воды,
содержащей
дрожжи.
отрицательно;
поэтому
частички
краски
устремляются
Крупинки муки заряды
и
капельки
притягиваются
друг
и
электрические
на воды
теле
одногои знака,
на другу
положительно
заряженной
детали
прочно
сбелье–
ней
однородное
тесто.
другого. Время
от времени
между
ними
происходяти
сцепляются.
Слойобразуют
краски
получается
тонкий,
равномерный
плотный.
микроразряды, которые и оказывают лечебное воздействие.
Электрометр может дать
количественное сравнение
зарядов.
Проводники – тела и вещества, в которых
существуют свободные заряженные частицы;
они могут перемещаться, перенося заряд в
другие части тела или к другим телам.
Примеры: металлы, растворы солей и кислот в
воде, тело животных и человека.
Диэлектрики

вещества,
не
имеющие
свободных
зарядов
и,
поэтому,
не
позволяющие заряду одного тела “перетекать”
на другие тела.
Примеры: стекло, фарфор, дерево, резина,
янтарь и т.д.
Электрическое поле – форма материи, посредством
которой осуществляется электрическое
взаимодействие заряженных тел. Оно окружает
любое заряженное тело и проявляет себя по
действию на заряженное тело.
Свойства электрического поля:
1. Электрическое поле заряженного тела
действует с некоторой силой на всякое
другое заряженное тело, оказавшееся в
этом поле.
2. Вблизи заряженных тел создаваемое
ими поле сильнее, а вдали— слабее.
Электрическое
поле
положительного
заряда.
Электрическое
поле
отрицательного
заряда
Поле двух разноименных
зарядов:
Дополнительное Домашнее задание:
Сделать электроскоп в домашних условиях.
Показать его действие родителям

37. А знаете ли вы, что…

… в XVIII веке образованные горожане устраивали светские
забавы – электризовали людей, растения и домашних
животных, при помощи электрической искры поджигали
спирт и т. д.
… электризация тел нам хорошо знакома в быту. По её вине
несказанно быстро притягивают пыль полированная мебель
и ковры-паласы, липнут к телу синтетические рубашки и
платья, «искрят» кофты и свитера.
… электризации поддаются все тела: большие и маленькие,
твёрдые, жидкие и даже газообразные (вспомните грозовые
тучи).
… если опыты с расчёской или янтарём проводить в темноте и
тишине, то можно легко заметить маленькие искорки и даже
услышать их треск. Вспомним, что различные искровые
явления мы относим к явлениям электрическим. Вот почему
электричество назвали «янтарным» именем.
2. В каком случае взаимодействие зарядов
указано правильно?
3. Известно, что натиранием о шерсть
заряжаются палочки из резины, серы,
эбонита, пластмассы, капрона. Заряжается
ли при этом шерсть?
А) Да, т.к. в электризации трением всегда
участвуют два тела и при этом
электризуются оба;
Б) хотя в электризации трением участвуют
два тела, в опытах всегда используются
только палочки. Поэтому можно считать,
что заряжаются только палочки.
4.
Как взаимодействуют друг с
другом две эбонитовые палочки,
наэлектризованные трением о мех?
5. Как взаимодействуют друг с
другом две стеклянные палочки,
наэлектризованные трением о шёлк?
6.
Как взаимодействуют друг с
другом
эбонитовая
палочка,
наэлектризованная трением о мех, и
стеклянная
палочка,
наэлектризованная трением о шёлк?
7. Какое действие друг на друга оказывают
два одинаковых тела, получивших заряд
от эбонитовой палочки?
8. Какое действие друг на друга оказывают
два одинаковых тела, получивших заряд
от стеклянной палочки?
9. Какое действие оказывает тело,
получившее
заряд
от
эбонитовой
палочки, на тело, получившее заряд от
стеклянной палочки?
10. Какое действие оказывают друг на
друга
наэлектризованные
обычным
способом стеклянные палочки?
11. Какое действие оказывает эбонитовая
палочка на стеклянную палочку, если их
наэлектризовать
обычным
способом
(натиранием стекла о шёлк, эбонита – о
мех)?

45.

Это интересно… С точки зрения физики
человек – это живая
электростанция, в
каждой клетке его тела
множество генераторов
– митохондрий,
непрерывно
вырабатывающих
энергию в организме в
виде статического
электричества.
«Лишнее» электричество может
привести к серьёзным сбоям в
работе органов и систем, нервным
стрессам и инсультам.
«Лишнее» электричество
обязательно должно выводиться
из организма способом
заземления. На протяжении
тысячелетий наши предки ходили
по земле босиком, заземляясь
естественным путем.
Потом человек изобрел обувь, защитил ноги от
переохлаждения и повреждений, но при этом оторвался
от земли, нарушив правила «энергетической
безопасности», которые спасли организм от
разрушительного действия электрического «врага».
В наши дни большинство людей
практически лишены
возможности «сбросить» лишнее
электричество, за что и
расплачиваются своим здоровьем.

48. Накопление статического электричества

резиновая обувь
синтетич. одежда
ИСТОЧНИКИ
линолиум
и пластик
ковровые
покрытия
железобетонные
стены
И ЕСЛИ, ЗДОРОВАЯСЬ ЗА РУКУ
ИЛИ ПРИКОСНУВШИСЬ К
МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПОВЕРХНОСТИ
ВЫ ЧУВСТВУЕТЕ УДАР ТОКОМ,
ЗНАЙТЕ – ВАШ ОРГАНИЗМ
ПОДАЕТ СИГНАЛ ТРЕВОГИ О
ТОМ, ЧТО ЕГО ПЕРЕПОЛНЯЕТ
«ВРЕДНАЯ» ЭНЕРГИЯ, ОТ
КОТОРОЙ НУЖНО СРОЧНО
ИЗБАВИТЬСЯ.
«Сбросить» её не трудно:
достаточно в течение 3-5
минут подержаться за любые
металлические предметы:
водопроводные краны,
батареи и т.п., причём лучше
всего делать это регулярно,
несколько раз в день.
А вечером, придя домой с
работы, можно провести
полное энергетическое
очищение организма. Для
этого наполните ванну водой
комнатной температуры на
5-10 см, встаньте в неё обеими
ногами, а затем сделайте 2030 медленных приседаний,
опуская в воду руки с
разведёнными веером
пальцами.

51. Результаты заземления

избавляет от
статического
электричества
нормализует
давление
Снимает
усталость
поднимает
настроение

1_Физика _10 класс_ Электростатика_ Электризация тел

1.       Актуализация знаний. Вопросы учащимся.

Вспомним изученный в 8 классе материал:

1. Что изучает электродинамика?

2.Что такое электрический заряд?

3.Каково строение атома?

4.Какой заряд называют элементарным? Каково его значение?

5.Можно ли делить электрический заряд бесконечно?

6.Как найти заряд тела? Какое тело является электрически нейтральным?

7.Что называют положительным и отрицательным ионом?

8. Какие 2 рода зарядов существуют в природе. Как взаимодействуют эти заряды?

  2.  Экспериментальные задания. Организация работы в группах. (Продолжительность работы в группах 10 минут)

Оборудование: линейка, лампа, вкрученная в патрон на подставке, эбонитовая палочка.

Опыт 1. Натирание (электризация) воздушных шаров.

 

Опыт 2: Наэлектризованная эбонитовая палочка подносится к деревянной линейке. Линейку уравновешиваем на лампе. Натираем эбонитовую палочку о мех и подносим к линейке. Результат: Линейка начинает вращаться.

 

Опыт 3: Наэлектризованная стеклянная палочка подносится к живому цветку. Листочки отклоняются к палочке.

Опыт 4: Наэлектризованная эбонитовая палочка подносится к струйке воды. Струйка отклоняется к эбонитовой палочке.

 

Опыт 5:  Мелкие частицы бумаги притягиваются к наэлектризованной эбонитовой палочке, авторучке.

 Обсуждение опытов, выводы:

ü  Явления, в которых тела приобретают свойства притягивать другие тела, называют электризацией.

ü  Электризация это процесс сообщения телу электрического заряда.

Опыт 6: Демонстрационные эксперименты с электрофорной машиной и султанчиками. султанчики подсоединены к разным полюсам машины: султанчики подсоединены к одному полюсу электрофорной машины.

Демонстрация с помощью электрофорной машины искрового разряда (молния).

Вывод: в природе существуют два вида электрических зарядов. Тела, имеющие электрические заряды одинакового знака отталкиваются, а тела имеющие заряды противоположного знака притягиваются.

Опыт 7: Фронтальный эксперимент.

a.       Наэлектризуйте шарики трением о газету (поочередно).

b.       Подвесьте их на длинных нитях рядом.

c.       Что вы наблюдайте? Объясните наблюдаемые явления.

d.        Как, имея в своем распоряжении стеклянную палочку и кусочек шелковой ткани (бумаги), определить знак заряда на шарике. Проделайте опыт, подтверждающий ваше предположение. Объясните результаты опыта.

4.  Объяснение   нового материала

1. Виды электризации.

2. Польза и вред электризации:

Польза электризации

вред электризации

Корпус автомобиля заряжают положительно, а частички краски отрицательно. Происходит взаимодействие и равномерная окраска.

При трении о воздух электризуется самолёт. Если сразу подвести трап, может произойти сильный разряд. Возможен пожар. Вначале с самолёта спускают металлический трос, для снятия излишнего заряда. Происходит разрядка самолёта при взаимодействии троса с землёй.

Сильные электрические поля используют в медицине «аэрозоль». Более мелкие частицы глубже проникают в лёгкие

Б) В кабине бензовоза есть надпись «При наливании и сливании горючего включить заземление». Почему к корпусу бензовоза присоединена массивная цепь, которая волочится по земле

Электрокопчение. Рыбу зарядили положительно, дым отрицательно. Копчение происходит за несколько минут

Статическое электричество

Все машины из-за пыли быстрее изнашиваются. Газ в трубе электризуется, заряжает частички пыли, пыль оседает на стенках трубы. Периодически трубу встряхивают, и зола падает в специальный бункер. Происходит очищение промышленного дыма.

 

 

Просмотр фрагмента кинофильма из серии Ералаш «Электризация. Короткое замыкание». https://www.youtube.com/watch?v=ocjfQNbT2Qo

 

2.       Закон сохранения заряда.

 

Вывод:

  1. Существуют два вида электрических зарядов.
  2. Все электрические заряды кратны элементарному заряду е.
  3. Алгебраическая сумма зарядов в изолированной системе постоянна. Сумма всех отрицательных зарядов в теле равна по абсолютному значению сумме всех положительных зарядов, а тело в целом не имеет заряда
  4. Тело электризуется, когда оно приобретает или теряет электроны.
  5. При электризации заряды не создаются, а только разделяются.
  6. Тело заряжено отрицательно – тело имеет избыточное число электронов, по сравнению с нормальным состоянием.
  7. Тело заряжено положительно – тело имеет недостаточное число электронов, по сравнению с нормальным состоянием.
  8. Чем больше тело, которому передают заряд, тем большая часть зарядов на него передается.

5.       Закрепление материала. «Проверь себя» (лист самоконтроля с вопросами)

1) В каком случае взаимодействие зарядов указано правильно?

2) Определите знак заряда палочки

 

3)

4)      В чем состоит явление электризации? Объясните это явление с точки зрения электронной теории.

5)      Сформулируйте закон сохранения заряда?

 

Урок физики с обучающими структурами сингапурского проекта по теме «Электрические явления». 8-й класс

Урок физики с обучающими структурами сингапурского проекта по теме

 «Электрические явления». 8-й класс

Цели урока как планируемые результаты обучения, планируемый уровень достижения целей:

Вид планируемых учебных действий

Учебные действия

Планируемый уровень достижения результатов обучения

Предметные

Систематизировать и обобщить знания учащихся об электризации тел; научить объяснять различные электрические явления на основе электронной теории.                                                                                                                                             

1-2 уровень – понимание, адекватное употребление в речи, воспроизведение.

3 уровень – самостоятельное индивидуальное выполнение действий.

Регулятивные

Ставят учебные задачи и добиваются их решения.

Планируют собственную деятельность, определяют средства для ее осуществления

1 уровень – совместное с учителем действие учащихся на основе знания видов источников информации и способов работы с ними

2 уровень – совместное с учителем действие учащихся на основе знания видов источников информации и способов работы с ними

Познавательные

– добывать новые знания (находить ответы на вопросы, используя учебник, свой жизненный опыт и информацию, полученную на уроке).

2 уровень – самостоятельное выполнение действий в условиях взаимопомощи и взаимоконтроля

Коммуникативные

Умение вести учебное сотрудничество на уроке с учителем, одноклассниками в группе и коллективе.

2 уровень – самостоятельное добывание и воспроизведение информации

Личностные

Формируют внимательность, аккуратность, требовательное отношение к себе и своей работе.

2 уровень – выполнение учебного действия в совместной работе

 


ПЛАН УРОКА

ВСТУПЛЕНИЕ . На прошлых уроках мы с вами уже изучили строение атома и знаем уже многое об электризации тел. Давайте сегодня попробуем объяснить электризацию тел. 

ФИНК-РАЙТ-РАУНД РОБИН  

На столах лежит лист А4 с оборудованием. На листе написан порядок проведения эксперимента. Участник команды под номером 1 читает порядок выполнения опыта. Участник 2 выполнят, помогает ему участник 3, а участник 4 заполняет форму отчета. Результат (что получилось?) и анализ (почему так получилось?). На все это отводится 5 минут, после этого один из участников команды выходит и рассказывает о своем эксперименте.

(1 группа) Бегающие шарики

Оборудование: воздушный шарик, два шарика из фольги, шерстяная ткань.

Порядок выполнения опыта.

1. Положите шарики на незаряженный шарик. Убедитесь что ничего не происходит.

2. Потрите шерстяной тканью воздушный шарик против шерсти.

3. Поднесите к воздушному шару шарики из фольги.

Результат:

Анализ :

(2 группа) Золушка

Оборудование: воздушный шарик, шерстяная ткань, бумажное полотенце, соль, перец.

Порядок выполнения опыта.

1. Перемешайте на бумажном полотенце соль и перец.

2. Потрите шерстяной тканью воздушный шарик против шерсти

3.Поднесите шарик поближе к смеси соли и перца.

(3 группа). Положительный заряд

Оборудование: кусок нейлоновой ткани, полиэтиленовый пакет.

Порядок выполнения опыта.

1.Сложите полиэтиленовый пакет пополам.

2. Поместите между половинками пакета нейлоновую ткань

3.Несколько раз проведите пакетом по нейлону и постарайтесь убрать пакет.

(4 группа). Движущиеся полоски

Оборудование: шарик, шерсть, две полоски из фольги.

Порядок выполнения опыта.

1. Натрите шарик об шерсть.

2. Поднесите полоски к шарику .

3.Постарайтесь соединить полоски друг с другом.

(5 группа). Волшебный шарик

Оборудование: шерсть, воздушный шарик, мячик.

Порядок выполнения опыта.

1. Натрите шарик об шерсть..

2. Положи мячик  на плоскую поверхность так, чтобы он не двигался.

3. Поднеси воздушный шарик достаточно близко к мячику и водите им по столу.

(6 группа). Прыгающие зерна

Оборудование: шерсть, воздушный шарик, зерна кукурузы.

Порядок выполнения опыта.

1. Поместите несколько зерен в воздушный шарик.

2. Надуйте шарик.

3.Зарядите шарик шерстью и посмотрите на зерна..

ЭЙ-АР-ГАЙД

Объяснять опыты вы можете, а всё ли вы знаете про электризацию. Давайте проверим. На столе лежат у вас листочки с утверждениями. Участник под номером 4 раздает все в команде по листочку. Каждый из вас читает утверждение и если он согласен с ним ставит в столбце до знак плюс, а если не согласен, то знак минус. Далее ребята смотрят презентацию “Электризация – польза иди вред?”, после которой заполняют последний столбик.

Если вы согласны с утверждением, то поставьте +, если нет,  то –

утверждения

до

после

После посадки самолета сначала опускают трап, а затем трос.

 

 

Быстродвижущаяся бумажная лента может быть причиной пожара

 

 

Электризация используется при покраске автомобилей

 

 

Электризация помогает ловить пыль в фильтрах

 

 

Электризация может вылечить болезни

 

 

Электризация помогает ткать ковры

 

 

Чтобы обезопасить машины с горючим веществом,  используют специальные резиновые шины.

 

 

 

Сравните столбики “ДО” и “ПОСЛЕ”. Изменилось ли ваше мнение? Почему?

ТЭЙК ОФ – ТАЧ ДАУН

А теперь чуть-чуть  отдохнем. Я вам буду читать вопрос, если ответ да, то встаем, если ответ нет, то садимся.

1. Электроном – греки называли янтарь (да)

2. Тело, которое наэлектризовано – нагревается? (нет)

3. Фалес впервые исследовал явление электризации (да)

4. Электрические заряды бывают только отрицательными? (нет)

5.  Если у тел заряды одного знака, они отталкиваются, если разного – притягиваются (да)

6. Электризация – получение телом электрического заряда (да)

7. На эбоните впервые обнаружено явление электризации? (нет)

 

СИНГЛ РАУНД РОБИН

Человек старается использовать электризацию для своих нужд.  Если электризация вредна и опасна, то он старается ее уменьшить.

Чтобы обезопасить нас от статического электричества, давайте с вами соберем чемодан, в котором будут только такие вещи, которые  помогут защититься от статического электричества.

 Для этого на столе находим листок с пятью словами, участник команды под номером 3 зачитывает слова, если вам кажется что это слово спрятано в чемодане, то вы поднимаете палец вверх, а если нет то опускаете палец вниз. Каждая команда должна выбрать только одно слово, которое находится в чемодане.

1 группа (Пластмассовая расческа, Антистатик, Синтетическая кофта, Фарфоровая кружка, Бумага)

2 группа (Пластмассовая расческа, Синтетическая кофта, Увлажнитель воздуха, Фарфоровая кружка,  Бумага)

3 группа (Деревянная  расческа, Синтетическая кофта, Резиновый коврик, Фарфоровая кружка, Бумага)

4 группа (Пластмассовая расческа, Синтетическая кофта, Фарфоровая кружка, Бумага, Кондиционер для волос)

5 группа (Пластмассовая расческа, Футболка из хлопка, Фарфоровая кружка, Бумага, Резиновый коврик)

6 группа (Пластмассовая расческа, Цепь для заземления, Фарфоровая кружка, Бумага, Резиновый коврик)

Итак, чемодан вещей и знаний по данной теме собран. Осталось записать домашнее задание.

 

Обобщающий урок-игра по теме «Электрические явления»

Цели урока:

Повторить и обобщить знания об электрическом заряде, о взаимодействии заряженных тел, о существовании двух родов электрических зарядов; познакомить с явлением электризации.

Правила игры

За неделю до урока учащимся объявляется тема урока, основные задания по теме и список литературы для подготовки. При утверждении темы ставится проблема. После ее постановки учащимся становится ясно, что научный поиск по выбранной теме надо вести в двух направлениях: электризация – враг, и с нею нужно бороться, электризация – верный помощник человека. Капитаны команд по жребию определяют роль команды на уроке.

Ход урока

I. Вступительное слово учителя

Вы, конечно, знаете где живет электричество? В проводах, подвешенных на высоких мачтах, в комнатной электропроводке и еще в батарейке карманного фонаря. Но все это электричество домашнее, ручное. Человек его изловил и заставил работать.

А есть ли на свете электричество дикое, неприрученное? Такое, которое живет само по себе?

Да, есть. Оно вспыхивает ослепительным зигзагом в грозовых тучах. Оно светится на мачтах кораблей в душные тропические ночи. Но оно есть не только в облаках, и не только под тропиками. Тихое, незаметное, оно живет всюду, Даже у вас в комнате. Вы часто держите его в руках и сами об этом не знаете. Но его можно обнаружить.

Зимой, в хорошо натопленной комнате возьмите пластмассовый гребень и несколько раз проведите им по волосам. Вы услышите слабое потрескивание. Волосы встанут дыбом. Причесываясь в темноте, можно даже увидеть крошечные электрические искорки. Оторвите несколько маленьких клочков папиросной бумаги и поднесите к ним гребень. Клочки лежат спокойно. Но проведите гребнем по волосам – и бумажки станут притягиваться. Это явление (способность тел притягивать другие тела после того, как их натерли) называется электризацией тел. Об этом явлении было известно еще в VI в. до н. э. Свойство янтаря, говорят, было открыто дочерью Фалеса из Милета. Но теплый камень удивительной красоты, содержащий иногда внутри себя маленьких насекомых, обладал одним обычным, располагающим к философским настроениям свойствам – он мог – притягивать. Он притягивал пылинки, нити, кусочки папируса, и именно этим свойством определялись в древности названия янтаря у разных народов. Греки назвали его электроном, притягивающим к себе, римляне – хариансом, что означает грабителем, а персы – каубой, т. е. камнем, способным притягивать мякину. Так было открыто явление электризации тел. Что это такое, в чем заключаются положительные и отрицательные стороны?

II. Ответы команд

1-я команда. Мы считаем, что электризация – лишнее явление, и ее нужно искоренить из нашей жизни. Она приносит лишь страдания. Приведем пример: вчера посетитель универмага «Детский мир» был напуган женщиной, которая, по словам потерпевшей, уколола людей хитро спрятанным шприцем. При расследовании выяснилось, что никакого шприца не было. Колола синтетическая шуба. И кто виноват? Женщина? Шуба? Виновата электризация! Это из-за нее были напуганы посетители магазина. Искоренить ее!

Опыт 1

Прежде всего человека нужно изолировать от земли. Для этого он встает на изолированный столик и берется рукой за один из полюсов электрофонной машины. Расстояние между полюсами электрофонной машины должно быть не более 15 мм. Приведите в действие машину и зарядите человека. Учащиеся могут подходить к нему и прикасаться к любому участку тела, что вызывает появление электрических искр.

2-я команда. Мы не согласны. Дело в том, что вчера был сухой морозный день – воздух диэлектрик. Шубка при соприкосновении с окружающими предметами наэлектризовалась. Заряды накапливались, шуба стала искриться, и эти искры вызвали ощущение укола. Но погода меняется. Мы можем привести пример, доказывающий, что электризация явление полезное людям и особо точным производствам. Все машины из-за пыли преждевременно изнашиваются, а каналы их воздушного осаждения засоряются. Кроме того, часто пыль, улетающая с отходящими газами, представляет собой ценное сырье. Очистка промышленных газов стала необходимостью, и доказательством служит следующий опыт.

Опыт 2

В стеклянной трубке проходит вдоль стенки станиолевая лента, соединенная с положительным полюсом электрофонной машины, а по оси – подвешенная на изолированном стержне проволока с тяжелым грузом (проволока соединяется с отрицательным полюсом машины). «Трубка» ставится над кристаллизатором, наполненным небольшим количеством концентрированной соляной кислоты. Если палочку, смоченную в нашатырном спирте поднести к кислоте, то последняя начинает дымиться, и из «трубы» идет густой белый дым. Приводим в действие электрофонную машину, дым исчезает.

1-я команда. Пример убедительный. Придется в данном случае согласиться с вами. Мы как-то упустил из вида, что чистый воздух необходим и нам. Но как быть с таким фактом? Вы красиво оделись, пришли в кафе, в кинотеатр (не важно куда) и вдруг ваше платье наэлектризовалось, и вот результат: испорченный вечер, испорченное настроение. Разве здесь электризация не виновата?

Опыт 3

Электрический султан соединяется с одним из полюсов электрофонной машины. Машина приводится в движение. К султану приблизьте руку. Листочки прилипают к руке.

2-я команда. Мы считаем, что не надо винить электризацию, необходимо просто применять антистатики. Кроме того, надо пожелать, чтобы выпускали поменьше синтетических тканей.

Учитель: Итак, как бороться с электризацией?

– Повышение влажности;

– Установка вытяжных труб в полу при работе с горючими материалами;

– Заземление;

– Использование антистатиков.

Человек подобен аккумулятору. И заряжается он в юности. Заряжается энергией, знаниями, характером, отношением к жизни.

Учитель: Французский исследователь Шарль Дюфе в 1730 году изучал взаимодействие наэлектризованных тел. Дюфе заметил, что в одних случаях наэлектризованные тела взаимно притягиваются, а в других отталкиваются. Например, натертая стеклянная палочка отталкивается от другой такой же палочки, но притягивается к наэлектризованному стерженьку из смолы. Дюфе объяснил это явление тем, что существует два ряда электричества “стеклянное” и «смоляное». Тела, заряженные электричеством одного рода, взаимно отталкиваются, а при разноименных зарядах притягиваются. Более удачное обозначение двух родов электричества, сохранившееся до нашего времени в 1977 году дал известный американский физик и политический деятель Вениамин Франклин. Стеклянное, электричество было названо положительным, а смоляное – отрицательным.

В 1780 году итальянский анатом Луиджи Гальвани проводил, разнообразные опыты: влияние действия электричества на организм животных. Он показал, что для достижения эффекта необходимы металлы. Он показал, что при телах, не являющихся проводниками электричества, никакого воздействия на тела не возникало. Он показал, что разные металлы дают разные эффекты. Но он не обратил внимания на то, что эффект возникал только при наличии двух различных металлов.

Учитель: Посмотрите на картину и ответьте на вопрос.

Картина: палец, кошка, сургуч, металлический диск со стеклянной трубой.

Учитель: Да, это электрофор – прибор для опытов со статический электричеством. Прибор Вольта был очень прост. Он состоял из сургучной подушки, металлического диска со стеклянной ручкой, собственного пальца и кошки. Принцип действия электрофора, по сути дела, тот же, что и у современных школьных электрофарных машин, и состоит в том, что заряд, сообщенный сургучу при трении кошкой, может быть увеличен в произвольное число раз при повторении цикла опускания металлической плиты на сургуч и отведения ее назад. При этом палец экспериментатора служит тем мостиком, по которому из диска убегает при каждом цикле очередная порция зарядов «ненужного» противоположного знака. Электрофор – удобный прибор для получения мощных разрядов статистического электричества.

III. Вопросы на повторение:

– Как взаимодействуют одноименные электрические заряды? (Отталкиваются)

– С помощью какого прибора можно определить, что тело заряжено? (Электроскоп)

– Можно ли электрический заряд делить бесконечно? (Нет)

– Каково значение минимального заряда 7 (1,6 · 10-19 кл)

– Как называется единица заряда в системе СИ? (1 кулон)

– Какой буквой обозначается напряженность электрического поля? (Е)

– Если тело заряжено положительно чего больше, электронов или протонов? (Протонов)

– Древнегреческое название янтаря. (Электрон)

– Физическая величина, единица измерения которой названа в честь итальянского ученого Вольта. (Напряжение)

– Русский ученый, участвовавший в первых опытах исследования атмосферного электричества в России. (Ломоносов)

– Какие виды зарядов существуют в природе? (Положительные, отрицательные)

– Может ли быть элементарная частица без заряда? (Да)

– Может ли быть электрический заряд без частицы? (Нет)

– Могут ли два одноименных заряженных металлических шарика притягиваться друг к другу? (Могут)

– Бывали случаи, когда очень быстро поднимающий аэростат самопроизвольно загорался в воздухе. Чем это можно объяснить? (Электризацией)

IV. Подведение итогов

Учитель выставляет оценки за урок.

Как человеческое тело использует электричество

Автор: Amber Plante

Электричество есть везде, даже в человеческом теле. Наши ячейки предназначены для проведения электрических токов. Электричество требуется нервной системе, чтобы посылать сигналы по всему телу и в мозг, позволяя нам двигаться, думать и чувствовать.

Итак, как клетки контролируют электрические токи?

Элементы нашего тела, такие как натрий, калий, кальций и магний, обладают определенным электрическим зарядом.Почти все наши клетки могут использовать эти заряженные элементы, называемые ионами, для выработки электричества.

Содержимое клетки защищено от внешней среды клеточной мембраной. Эта клеточная мембрана состоит из липидов, которые создают барьер, через который только определенные вещества могут проникнуть внутрь клетки. Мало того, что клеточная мембрана действует как барьер для молекул, она также действует как способ для клетки генерировать электрические токи. Покоящиеся клетки заряжены отрицательно изнутри, а внешняя среда заряжена более положительно.Это происходит из-за небольшого дисбаланса между положительными и отрицательными ионами внутри и снаружи клетки. Клетки могут достичь разделения зарядов, позволяя заряженным ионам входить и выходить через мембрану. Поток зарядов через клеточную мембрану – это то, что генерирует электрические токи.

Клетки контролируют поток определенных заряженных элементов через мембрану с помощью белков, которые находятся на поверхности клетки и создают отверстие для прохождения определенных ионов. Эти белки называются ионными каналами.Когда клетка стимулируется, это позволяет положительным зарядам проникать в клетку через открытые ионные каналы. Затем внутренняя часть клетки становится более положительно заряженной, что вызывает дополнительные электрические токи, которые могут превращаться в электрические импульсы, называемые потенциалами действия. Наши тела используют определенные модели потенциалов действия, чтобы инициировать правильные движения, мысли и поведение.

Нарушение электрического тока может привести к болезни. Например, чтобы сердце могло перекачивать кровь, клетки должны генерировать электрические токи, которые позволяют сердечной мышце сокращаться в нужное время.Врачи могут даже наблюдать эти электрические импульсы в сердце с помощью аппарата, называемого электрокардиограммой или ЭКГ. Нерегулярные электрические токи могут помешать правильному сокращению сердечных мышц, что приведет к сердечному приступу. Это всего лишь один пример, показывающий важную роль электричества в здоровье и болезнях.

Ссылки
CrashCourse. «Нервная система, часть 2 – Действие! Потенциал! Ускоренный курс A&P №9 ». Видео на YouTube, 11:43. 2 марта 2015 г. https://www.youtube.com / watch? v = OZG8M_ldA1M.
Основы анатомии и физиологии. «Каналы с ограничением по напряжению и потенциал действия». McGraw-Hill Co., Видео. 2016. http://highered.mheducation.com/sites/0072943696/student_view0/chapter8/animation__voltage-gated_channels_and_the_action_potential__quiz_1_.html.
Нельсон, Дэвид Л. и Майкл М. Кокс. 2013. Принципы биохимии Ленингера, 6-е изд. Книга. 6-е изд. Нью-Йорк: W.H. Фриман и Ко. Doi: 10.1016 / j.jse.2011.03.016.

5 способов использования человеческого тела для выработки электроэнергии

Думайте о человеческом теле как о высшем распределенном энергетическом ресурсе.

Из всех возобновляемых видов топлива, пожалуй, нет более устойчивого, чем ваше собственное тело.

Сегодня уже существует несколько способов, которыми человеческое тело может помочь производить электричество – от простых упражнений до человеческих отходов.

Ни одна из этих диковинных технологий не поможет спасти энергосистему в ближайшее время, но интересно представить будущее, в котором ваши органы смогут управлять суперкомпьютером в вашем мозгу.

1. Кровоток

Команда швейцарских исследователей во главе с инженером-биомедицином Алоисом Пфеннигером показывает миру многообещающую картину будущего: микротурбины, имплантированные в артерии человека.

Микротурбины работают так же, как гидроэлектростанции, используя поток крови для выработки электроэнергии. Из трех проверенных командой Пфеннигера турбин самая производительная вырабатывает около 800 микроватт энергии – намного больше, чем необходимо для работы кардиостимулятора.

«Сердце вырабатывает около 1 или 1,5 Вт гидравлической энергии, а мы хотим взять, может быть, один милливатт», – сказал Пфеннигер. «Для кардиостимулятора требуется всего около 10 микроватт».

Сегодня варианты использования микротурбин ограничиваются питанием датчиков артериального давления, насосов для доставки лекарств и нейростимуляторов – всем из которых требуется источник питания.В будущем возможности еще более диковинные.

2. Шаги

Люди много ходят, так почему бы не уловить эти усилия и не использовать их для выработки электроэнергии? Такова первоначальная мысль Pavegen, стартапа, который хочет, чтобы его плитки, приводимые в движение следами, стали путем в будущее.

В зависимости от того, насколько сильно вы шагаете, один шаг по плитам компании может произвести от одного до семи ватт мощности. По словам Павегена, этого электричества недостаточно для питания дома, но его достаточно, чтобы зажечь уличный светодиод на 30 секунд.

Однако для Pavegen использование плитки выходит за рамки возобновляемых источников энергии. Плитки стартапа могут предоставить ранее трудные для сбора данные о привычках людей.

«Наша цель – получить ту же цену, что и обычный пол», – сказал основатель и генеральный директор Лоуренс Кембал-Кук. «И тогда это может быть на любом нормальном этаже в мире».

3. Упражнение

В спортзалах по всей стране есть велотренажеры, эллиптические тренажеры и степперы.А теперь представьте, если бы каждый из них производил электричество.

Некоторые уже делают. Придавая понятие «человеческая сила» совершенно новое значение, такие стартапы, как ReRev, Green Revolution и Human Dynamo, делают упражнения более безопасными для окружающей среды, оснастив эти машины для производства электроэнергии.

Некоторые, например ReRev, подключают эллиптические тренажеры с генераторами постоянного тока к центральному блоку с инвертором, который преобразует производимую мощность в переменный ток и отправляет ее обратно в здание и сеть. Некоторые, например Green Revolution, решили подключить велотренажеры к батареям.Другие, такие как Human Dynamo, построили индивидуальный стационарный велосипед с «ручными кривошипами» и педалями, которые вращают маховик, связанный с генератором, который может подключаться к нескольким велосипедам одновременно.

Но эти машины еще не вырабатывают энергосберегающее количество энергии – в среднем они могут вырабатывать от 50 до 150 ватт в час, в то время как велосипедист высшего уровня может генерировать более 400 ватт за тот же период.

Расчеты показывают, что эти типы машин при 5 часах ежедневного использования при 100 Вт в час будут производить только 183 киловатт-часа в год – или около 18 долларов электроэнергии.

«Я надеюсь, что эта технология будет в каждом оборудовании через 10 или 15 лет», – сказал Адам Бозель, владелец Green Microgym. «Несколько ватт от каждого из нас, пока мы потеем, могут в сумме дать что-то значительное».

4. Тепло тела

Исследователи из нескольких известных институтов, включая Технологический институт Джорджии, разрабатывают носимые ткани, которые могут генерировать электричество.

Дэвид Кэрролл, профессор физики в университете Уэйк Форест, является одним из таких исследователей.Он создал Power Felt – гибкую ткань, которая может проводить электричество и обеспечивать теплоизоляцию.

Power Felt имеет несколько вариантов использования, но был предназначен для улавливания тепла тела и его повторного использования для зарядки телефонов.

«Из тела, производящего от 100 до 120 ватт мощности, вы могли бы получить из этого один или два ватта», – сказал Кэрролл. «Если вы сделаете из этого одежду, этого достаточно, чтобы начать заниматься электроникой, такой как мобильные телефоны и тому подобное.”

По оценкам

Кэрролл, производство достаточно мощного войлока для вашего смартфона будет стоить 1 доллар.

«Пока я разговаривал с вами, задняя часть моего телефона стала горячей», – сказал он Bloomberg. «Наш кусок ткани за 1 доллар даст вам такой же импульс, как и батарея за 50 долларов.

5. Моча и кал

Мы думали о том, чтобы сделать этот номер один и два в нашем списке.

Шутки в сторону, есть несколько многообещающих способов использования энергии для отходов жизнедеятельности человека. По словам китайских исследователей, разработавших унитаз, который помогает производить удобрения и электричество, человеческие фекалии могут перевариваться в биореакторе для выделения биогаза.Кейтлин Батлер, профессор экологической инженерии Массачусетского университета, разработала яму для микробных топливных элементов. В отличие от обычного туалета с выгребной ямой, здесь собираются компостированные отходы и окисляются в анодной камере. Затем электроны высвобождаются и проходят через цепь, несущую нагрузку, которая вырабатывает электричество.

Есть также способ использовать человеческую мочу для выработки электроэнергии. Получатель гранта в 500000 фунтов стерлингов от Фонда Билла и Мелинды Гейтс, исследовательской группы, возглавляемой доктором Дж.Иоаннис Иеропулос, профессор Университета Западной Англии в Бристоле, разработал еще один микробный топливный элемент, но он работает на моче.

«Прелесть этого источника топлива в том, что мы не полагаемся на неустойчивую природу ветра или солнца», – сказал Иеропулос. Электроэнергия, работающая на урине, «настолько экологична, насколько это возможно».

«Мы очень воодушевлены потенциалом этой работы», но необходимы дополнительные исследования, – добавил он. «Пока что разработанный нами микробный топливный блок питания генерирует достаточно энергии, чтобы можно было отправлять SMS-сообщения, просматривать веб-страницы и делать короткие телефонные звонки по телефону.”

5 удивительных технических достижений, использующих человеческое тело как источник энергии

Могли бы вы использовать человеческое тело в качестве источника энергии, как в «Матрице»? Хотя подключать миллионы людей, чтобы они действовали как «человеческие батареи», немного радикально, есть несколько менее неэтичных способов извлечения электричества из человеческого тела.

Здесь мы исследуем пять интересных примеров технологий, которые уже существуют или разрабатываются специально для этой цели.

СВЯЗАННЫЙ: ЗАПУСК ОБЪЯВЛЯЕТ РАБОЧИЙ ПРОТОТИП КОНТАКТНОЙ ЛИНЗЫ AR

Сколько электроэнергии вырабатывает человеческое тело?

Человеческое тело – это невероятная биология.Он может делать много впечатляющих вещей, в том числе производить небольшое количество электроэнергии.

Согласно таким сайтам, как extremetech.com, человеческое тело создает удивительное количество этого вещества даже в состоянии покоя.

«Средний человек в состоянии покоя вырабатывает около 100 ватт энергии. Это соответствует примерно 2000 ккал пищевой энергии, поэтому рекомендуемое дневное потребление калорий составляет около 2000 ккал.

Излучает ли человеческое тело электричество?

Вы можете удивиться, а можете и не удивиться, узнав, что да, действительно, человеческое тело излучает электричество.Фактически, в некоторой степени так и происходит у большинства живых животных.

Человеческое тело выполняет различные функции, которые зависят от потока заряженных ионов, таких как мышцы вашего тела и сердца. Тем не менее, это один из органов вашего мозга, который имеет большую электрическую активность.

Этот жизненно важный орган имеет где-то около ста миллиардов электропроводящих биологических проводов, или нейронов.

Сколько БТЕ выделяет человек?

Любой, кто является поклонником «Матрицы», наверняка помнит, что эта цифра составляет около 25000 БТЕ .Это звучит много, и на самом деле это немного преувеличено.

Истинная цифра, согласно сайтам, подобным movieschoolrejects.com, составляет порядка 250-400 BTU .

“Морфеус говорит, что человеческое тело производит 25000 БТЕ , что в качестве единицы мощности составляет приблизительно десять лошадиных сил или около 7,3 киловатт . В действительности человеческое тело производит от 250 до 400 БТЕ. силы, в зависимости от состояния его сознания.Другими словами, когда тело спит, оно производит меньше ». – movieschoolrejects.com.

Какие примеры технологий, использующих человеческое тело в качестве источника энергии?

Итак, без лишних слов, вот пять интересных части технологий, которые были разработаны или находятся в разработке, которые используют человеческое тело для выработки электричества. Этот список далеко не исчерпывающий и в нем нет определенного порядка.

1. Эта группа исследователей собирает энергию из тепла тела

Источник: Научно-исследовательский институт электроники и телекоммуникаций (ETRI)

Группа исследователей из Южной Кореи ищет способы использования тепла человеческого тела для выработки энергии.Команда Южнокорейского научно-исследовательского института электроники и телекоммуникаций (ETRI) надеется, что это может быть революционным для носимых технологий.

Они создали легкий и гибкий термоэлектрический генератор, который использует разницу температур между человеком и окружающим воздухом для выработки электричества. Модуль шириной 5 см и длиной см может быть использован в качестве генератора для другой носимой техники в будущем.

«Когда на термоэлектрическое устройство прикрепляется патч-подобная структура, возникает разница температур между кожей и структурой, имитирующая структуру потовых желез.Эта основная технология называется «биомиметический радиатор». Он увеличивает выходную мощность термоэлектрического модуля в пять раз по сравнению с обычными изделиями, обеспечивая максимальную энергоэффективность ». – Eureka Alert.

Первоначальные испытания устройства показали выработку 35 микроватт на квадратный сантиметр . Это примерно 1,5 в раз больше, чем у других исследователей, работающих над аналогичной технологией в США.

2. Вы действительно можете генерировать энергию из человеческого пота.

Источник: Инженерная школа Джейкобса

Исследователи из инженерной школы Джейкобса Калифорнийского университета в Сан-Диего работают над способом использования человеческого пота для выработки электроэнергии.Они создали небольшую временную татуировку, которая содержит ферменты, вырабатывающие электрический ток из человеческого пота.

Эти ферменты отбирают электроны (окисляют) из лактата в поте, чтобы производить небольшое количество электричества всякий раз, когда пользователь потеет (например, во время тренировки). Они производят достаточно электроэнергии для питания небольшой электроники, такой как светодиоды и даже радиомодули Bluetooth.

«Биотопливные элементы производят на в 10 раз больше энергии на площадь поверхности, чем любые существующие носимые биотопливные элементы.Эти устройства могут использоваться для питания ряда носимых устройств.

Эпидермальные биотопливные клетки – это крупный прорыв в области, которая боролась за создание достаточно растяжимых и мощных устройств. Инженеры из Калифорнийского университета в Сан-Диего смогли добиться этого прорыва благодаря сочетанию продуманной химии, современных материалов и электронных интерфейсов. Это позволило им создать растяжимую электронную основу с помощью литографии и трафаретной печати для изготовления катодных и анодных массивов на основе углеродных нанотрубок.”- Школа инженерии Джейкобса.

3. Эта технология использует людей в качестве биотопливных элементов

Еще в 2011 году группа исследователей из Университета Джозефа Фурье в Гренобле создала имплантируемую технологию, которая может генерировать электричество из Человеческое тело Биотопливные клетки получают энергию из веществ, которые находятся в свободном доступе в человеческом теле – глюкозы и кислорода.

Каждая клетка состоит из двух специальных электродов, которые выполняют отдельные функции.Первый окисляет (отрывает от электронов) глюкозу. Другой отдает электроны (восстанавливает) молекулам кислорода и водорода.

Когда оба электрода соединены в цепь, они создают поток электронов от одного электрода к другому. Это генерирует удобный электрический ток, который можно использовать для питания носимых устройств или других имплантированных устройств (например, кардиостимуляторов).

«Доктор Серж Коснье и его команда – первые, кто смог доказать эту концепцию, имплантировав прототип клетки в живое существо и заставив его функционировать.В 2010 году ранняя модель биоячейки была имплантирована лабораторной крысе, где она оставалась в течение 40 дней , постоянно вырабатывая электричество и не оказывая видимых побочных эффектов на здоровье или поведение крысы, что является многообещающим успехом ». Мэри Сью.

4. Эта группа исследователей извлекала электричество из внутреннего уха

Группа исследователей из Массачусетса в 2012 году создала устройство, которое может получать энергию из вашего внутреннего уха.

Уши млекопитающих содержат крошечные электрические напряжения, называемые эндокохлеарным потенциалом (ЭП).Находящийся внутри улитки, EP помогает преобразовывать волны давления в электрические импульсы, которые отправляются в мозг.

Это очень маленький электрический потенциал около одной десятой вольта, но он все еще достаточно силен для питания, теоретически, слуховых аппаратов и других слуховых имплантатов.

Долгое время это казалось немыслимым, пока команда не создала «чип для сбора энергии» размером с ноготь, который может напрямую извлекать часть этой электрической энергии.

«Они протестировали чип на морской свинке, имплантировав его во внутреннее ухо животного, где он вырабатывал достаточно электричества для питания радиопередатчика.Минутная электрическая мощность, вырабатываемая чипом, – около нановатта (миллиардная часть ватта) – все еще примерно в миллион раз меньше, чем требуется для питания электронного имплантата ». – Info Squad / YouTube.

5. Это устройство вырабатывает электричество в виде вы перемещаетесь

Преобразование кинетического движения человека в энергию не является чем-то новым, но nPowerPEG является очень инновационным. Разработанное почти десять лет назад, это портативное устройство в форме трубки, которое крепится к ремню или рюкзаку и генерирует электричество, когда владелец перемещается.

Он включает в себя магнитный груз, пружину и индукционную катушку, которые работают в гармонии для выработки энергии. Устройство не может производить достаточно электроэнергии для питания ноутбуков или планшетов, но в будущем у него может быть большой потенциал для питания другой носимой техники или меньшей электроники – например, мобильных телефонов.

Биоэлектричество может быть ключом к борьбе с раком – Кварц

Каждое ваше движение, восприятие и мысль контролируются электричеством.

Если вам это кажется маловероятным, возможно, вы предполагаете, что электричество и человеческое тело несовместимы.Но точно так же, как электрические сигналы лежат в основе коммуникационных сетей мира, мы обнаруживаем, что они делают то же самое в наших телах: биоэлектричество – это то, как наши клетки общаются друг с другом.

Благодаря более чувствительным инструментам, более совершенным методам измерения нашего врожденного электричества на клеточном уровне и, как следствие, более глубокому пониманию этих клеточных процессов, мы теперь можем делать гораздо больше для интерпретации, прерывания или перенаправления этих сигналов связи. Применений бесчисленное множество, но они особенно многообещающие и незамедлительные для исправления тела, когда оно выходит из строя, будь то из-за травмы, врожденных дефектов или рака.Виды исправлений, которые можно получить с помощью биоэлектрических вмешательств, просто шокируют .

Электроэнергия тела

Биоэлектричество – это не тот вид электричества, который включает свет, когда вы щелкаете выключателем. Этот вид электричества основан на электронах: отрицательно заряженных частицах, текущих в токе. Человеческое тело, включая мозг, работает по совершенно другой версии: движение в основном положительно заряженных ионов таких элементов, как калий, натрий и кальций.

Таким образом все сигналы проходят внутри и между мозгом и каждым органом и агентом восприятия, движения и познания. Это основа нашей способности думать, говорить и ходить. И оказывается, это также играет большую роль в том, как наши клетки сообщают друг другу, что системы, в которых они находятся, здоровы – или нет.

Это не всегда было очевидно. Луи Лангман, например, опередил свое время. Работая в 1920-х годах в Нью-Йорке, он предлагал пациентам своего отделения в гинекологической службе Бельвью необычный метод диагностики рака: два электрода, один помещался во влагалищный канал, а другой – на лобок.Это позволило ему измерить градиент электрического напряжения между шейкой матки и вентральной брюшной стенкой. Если Лангман обнаруживал заметное изменение этого градиента, он предлагал женщине лапаротомию, чтобы проверить, оправданы ли его подозрения.

Техника оказалась на удивление эффективной. Из 102 случаев, в которых колебания показали значительный сдвиг градиента напряжения, в 95 были подтверждены злокачественные новообразования. Точные места расположения рака были разными, но часто их определяли до того, как у женщины появились очевидные симптомы.

Лэнгман и его соавтор, анатом из Йельского университета Гарольд Сакстон Бёрр, входили в небольшую группу ученых, исследующих электрические свойства тканей человека. Они считали, что все живые существа – от мышей до людей и растений – сформированы и контролируются электрическими полями, которые можно измерить и нанести на карту с помощью стандартных вольтметров.

Лэнгман и Берр были правы, но их выводы были плохо изучены до 1949 года, когда Алан Ходжкин и Эндрю Хаксли обнаружили, как ионы помогают электрическим сигналам проходить через мембраны нервных клеток.Этот прорыв, за который они позже получили Нобелевскую премию, должен был вызвать взрыв исследований, в том числе поисков ионной связи за пределами нервной системы.

Вскоре мы проанализируем электрические свойства тела так же, как мы описали его генетическую основу, то есть завершим человеческий «электромеханизм».

Но как только Ходжкин и Хаксли открыли этот механизм, его затмил другой прорыв: в 1953 году Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик объявили, что они открыли структуру двойной спирали ДНК.Вся дисциплина биологии быстро реорганизовалась вокруг генов. Биоэлектричество было отнесено к нише в нейробиологии.

Не помогло то, что не было возможности изучать потоки ионов во многих других типах клеток тела, не убивая их, тем самым подавляя сами изучаемые процессы. Так продолжалось до 1976 года, когда Эрвин Неер и Берт Сакманн разработали инструмент для этого – позволяющий ученым наблюдать, как отдельные ионы дрейфуют в нейроны и выходят из них.Они использовали свою технику «патч-зажим», чтобы обнаружить каналы, которые позволяют ионам проникать через клеточные мембраны.

Под кожей

Охота на биоэлектрическую коммуникацию продолжалась, и генетика превратилась из врага биоэлектричества в его лучшего друга. Теперь ученые могли клонировать клетки с определенными ионными каналами и без них и посмотреть, что происходит. Это быстро привело к переоткрытию биоэлектрической передачи сигналов во многих типах клеток за пределами нервной системы.

Одним из первых были клетки кожи, которые при травмах генерируют электрическое поле.Вы можете сами почувствовать это так называемое течение травмы: сильно прикусить щеку, а затем приложить к ней язык. Вы почувствуете покалывание. Это вы чувствуете напряжение. Ток из раны обращается к окружающей ткани, привлекая помощников, таких как заживляющие агенты, макрофаги, которые убирают беспорядок, и восстанавливающие клетки коллагена, называемые фибробластами.

Но этот ток было сложно измерить всего несколько лет назад – хрупкие, сверхчувствительные устройства, которые были способны определять ионы, входящие и выходящие из клеток, не могли быть нарушены и не работали в сухой среде. как кожа.Но в 2012 году Ричард Нуччителли создал неинвазивное устройство, которое могло воздействовать на кожу, позволяя тщательно контролировать токи травм человека. Он обнаружил, что он достигает пика при травме, ослабевает по мере заживления раны и возвращается к неопределяемому, когда заживление завершено.

Но что интересно, он также обнаружил, что люди, у которых ток травм был слабым, заживали медленнее, чем люди, у которых ток травм был «сильнее». Еще интереснее: сила тока в ране снижается с возрастом, излучая сигнал, который вдвое слабее у людей старше 65 лет, чем у людей младше 25 лет.

Это привело к всплеску интереса к использованию естественного электричества нашего тела для ускорения или улучшения заживления ран. Энн Райничек из Университета Абердина обнаружила, что если она использовала препараты, блокирующие каналы, для подавления ионов натрия и, таким образом, прерывания электрических сигналов, посылаемых током раны у крыс, их раны заживали дольше.

Может ли быть наоборот? Может ли усиление естественного электрического поля кожи сократить время заживления или даже позволить заживление ран, которые вообще не поддаются заживлению?

Недавние испытания показывают, что да.Возможно, самые мучительные виды ран – это сильные пролежни, на заживление которых могут уйти месяцы или годы (если они вообще заживают) и поражение тканей, мышц и костей глубоко под кожей. Два недавних метаанализа пришли к выводу, что усиление естественного тока в ране с помощью электрической стимуляции предотвратило их ухудшение и даже полностью вылечило некоторые из худших. Электростимуляция почти вдвое увеличивает их исцеление. Аналогичные интригующие результаты были получены в отношении незаживающих диабетических ран – тех, которые приводят к ампутации конечностей, которая обычно в течение нескольких лет приводит к смерти.

Эффект не ограничивается кожей. Растущее количество данных за последние несколько десятилетий предполагает, что тот же вид электростимуляции может ускорить заживление переломов костей, что может иметь значение для лечения или даже предотвращения остеопороза. Появляется все больше свидетельств того, что одни и те же клеточные электрические механизмы можно использовать для лечения травм позвоночника.

Будущее биоэлектричества

Так почему же не каждый хирург применяет электрическую стимуляцию к каждой ране?

Недавнее исследование показало, что идея об электричестве, имеющем отношение к биологии, все еще слишком нова и противоречит здравому смыслу для широкого распространения.И даже когда клиницисты слышали об этом, они не знали, как его использовать: ни одно из существующих руководств не указывает ни тип тока (постоянный? Переменный?), Ни параметры (как долго его следует применять? Насколько сильным он должен быть? ). Даже инструменты не стандартизированы. Неудивительно, что при отсутствии четких рекомендаций терапевты предпочитают прибегать к антибиотикам, а не брать на себя ответственность за этот пугающий набор возможностей.

Кроме того, во многих клинических испытаниях исследователи жалуются, что комплект с его электродами и источниками питания слишком громоздкий, ограничивает естественное движение и мешает пациенту соблюдать режим лечения.Но это может не быть проблемой надолго. Многие лаборатории и частные компании сейчас работают над биоэлектрическими повязками для ран – полиэфирными или другими субстратами, пропитанными серебром и другими биологически активными веществами, которые активируются «жидкостью раны» и усиливают естественный ток раны. Будущие версии могут нести более мощный заряд.

В конце прошлого года совместная американо-китайская группа из Университета Висконсина и Университета Хуачжун разработала носимый наногенератор, который можно было вставить в конструкцию повязки, чтобы генерировать увеличивающееся электрическое поле от повседневных движений пользователя.Крысам, которые носили эту повязку, требовалось в среднем три дня, чтобы зажить; те, которые не использовали 12.

Возможно, даже удастся усилить ток в ране без электростимуляции. Это важно при травмах, при которых нет необходимости накладывать электричество или повязку, например при травмах глаз. Мин Чжао из Калифорнийского университета в Дэвисе показал, что разрывы в роговице заживают быстрее, если манипулировать определенными ионными каналами с помощью простых глазных капель для увеличения силы тока в ране – биоэлектричество без электричества.

Связь между раком и электричеством

Если удастся завоевать сердца и умы врачей, заживление ран, вероятно, станет самым непосредственным клиническим применением биоэлектрических исследований. Но то, что мы можем ожидать в следующие 10 лет, – это большая ясность в отношении того, как отдельные клетки используют электрическую связь, чтобы сотрудничать на службе тела в целом.

Рак все чаще рассматривается как нарушение коммуникации.

Раком называют неизлечимую рану.Есть много общего. Например, новые кровеносные сосуды образуются как по мере заживления ран, так и по мере того, как клетки становятся злокачественными, и в обоих случаях происходят изменения электрических сигналов. Разница в том, что при раке сигналы никогда не прекращаются.

Как подозревали Лангман и Берр в 1920-х годах, рак можно обнаружить по нарушению широко распространенных биоэлектрических свойств организма – нарушений, обнаруживаемых в местах, удаленных от самой опухоли. Бёрр показал, что если вы имплантируете опухоль животному, электрические сигналы его тела почти сразу же выйдут из строя.

Рак все чаще рассматривается как нарушение коммуникации; неправильное регулирование поля информации, которое управляет деятельностью отдельных клеток, направленной на функционирование как часть нормальной живой системы. Отдельные клетки «забывают», что они являются частью большего целого, и относятся к остальному телу как к среде, ресурсы которой можно использовать, чтобы прокормить себя.

Это большой отход от общепринятой точки зрения, которая на протяжении десятилетий считала, что здоровую клетку превращают в раковую просто накопление генетических повреждений.История гласила, что мутации приводят к неограниченному распространению.

Но что, если в этой истории есть нечто большее? Майкл Левин из Университета Тафтса был одним из первых, кто задался вопросом, имеет ли неспособность клетки нормально взаимодействовать с сетями формирования паттернов тела также отношение к поведению рака.

Доказательств этого факта становится все больше. Электрические поля, создаваемые ионами, накачивающими кожу или ткань органа, посылают клеткам сигналы о начале миграции, что также имеет решающее значение для распространения рака по телу.Мустафа Джамгоз из Имперского колледжа Лондона исследовал роль определенного типа натриевых каналов в развитии рака груди и простаты. Они размножаются в раковых клетках, делая их более электрически активными, чем могут управлять обычные механизмы контроля организма. Затем такие клетки проникают в другие ткани и метастазируют.

Биоэлектрические сигналы связаны не только с метастазами. Фрэнки Роусон из Ноттингемского университета обнаружил, что при раке важен другой вид биологически генерируемого тока, позволяющий перепрограммировать энергию – еще один ключевой аспект рака.

Можно ли обратить вспять рак, контролируя биоэлектрические переговоры между клетками? В 2013 году группа Левина показала, что они могут предотвратить или обратить вспять развитие некоторых опухолей у головастиков с помощью лекарств, направленных на передачу их биоэлектрических сигналов. Те же лекарства могут включать и выключать рак на расстоянии, воздействуя на окружающую среду, а не на сами клетки. В 2016 году они восстановили нормальную биоэлектрическую передачу сигналов у головастиков лягушек с опухолями. Они росли, распространились и сформировали собственное кровоснабжение, пока Левин не добавил новые, активируемые светом ионные каналы с помощью генной терапии.Это заставило клетки перестать бесконтрольно делиться – фактически, они вернулись в здоровое состояние после того, как опухоли уже сформировались. Клетки внутри них просто перестали быть раковыми.

Этот подход был бы проблематичным для людей, поскольку генная терапия остается экспериментальной, но Левин работает над повторением своих результатов с лекарствами, одобренными для лечения других заболеваний.

Заживление ран больше похоже на регенерацию, которой славятся саламандры.

Ремонт сломанной биоэлектрической системы связи может дать еще более впечатляющие результаты.Левин стремился обратить вспять катастрофические деформации головастиков, которые были подвергнуты эквиваленту тяжелого курения или употребления алкоголя во время беременности человека – и то, и другое вызывает эмбриональные дефекты, вмешиваясь в биоэлектрические сигналы, посылаемые развивающимися клетками плода. После однократной двухдневной ванны с широко доступным препаратом для ионных каналов головастики перестроились и выросли как обычно. Подразумевается, что такие расстройства, как алкогольный синдром плода и другие врожденные дефекты, в конечном итоге могут быть обратимы у людей.

Более широкое значение по-прежнему заключается в том, что в течение следующего десятилетия мы сможем узнать достаточно о биоэлектричестве, чтобы изменить то, как клеточные сети общаются и принимают решения о том, как они растут и развиваются. Важным фактором здесь будут новые инструменты вычислительного моделирования. Исследователи, включая Левина, теперь используют их, чтобы точно сказать им, какие каналы необходимо настроить, чтобы произвести желаемые изменения в более крупных электрических цепях (и, следовательно, физические изменения).

В конечном счете, заживление ран больше похоже на вид регенерации, которым славятся саламандры – и действительно, Левин продемонстрировал в нескольких экспериментах, что конечности и хвосты можно регенерировать с помощью биоэлектрической настройки даже у таких видов, как лягушки, которые от природы не предрасположены к этому. Это.Это открывает перспективу будущих методов лечения, которые включают простое удаление пораженной части тела и ее повторное выращивание.

Щелчок переключателя

Очевидно, что существует множество препятствий, которые необходимо преодолеть, прежде чем мы начнем обращать внимание на рак, отрубать конечности или вырезать жизненно важные органы и выращивать новые. Испытания на людях будет сложно провести, а клетка – это дьявольски сложная среда с множеством переменных, за которыми нужно следить: эксперименты по манипулированию биоэлектрическим полем показали, что есть еще много пробелов, которые необходимо заполнить.

Тем не менее, мы продолжаем узнавать все больше о том, насколько задействованы и связаны наши сотовые сети связи во всех ячейках и между ними. В прошлом году Джамгоз обнаружил, что подавление определенных натриевых каналов лекарством может остановить метастазирование у крыс с раком простаты. Он уже подал патент на использование блокаторов потенциал-управляемых натриевых каналов в качестве антиметастатических препаратов.

То, что стало ясно только в последнее десятилетие, – это возможность подключиться к общению, усилить его и прервать.В следующем десятилетии мы сможем добиться быстрого прогресса, если сможем осознать идею о том, что наши тела по крайней мере такие же электрические, как и химические или механические. Отчасти речь идет о выходе за рамки простого понимания того, какие эффекты биоэлектрические сигналы имеют, к пониманию того, что они на самом деле означают. Вычислительные модели, которые предполагают, какие настройки ионных каналов соответствуют каким физическим изменениям, станут только более точными по мере того, как вычисления станут более мощными. И исследователи начинают устранять пробелы между дисциплинами – биофизикой, инженерией или молекулярной биологией, – которые долгое время препятствовали прогрессу в этой области.

В течение 10 или 20 лет мечта состоит в том, чтобы использовать эти открытия для профилирования электрических свойств биологических тканей таким же образом, как мы профилировали их генетическую основу, то есть создать человеческий «электромеханический», а затем использовать его. биоэлектрический код человека.

После почти столетия забвения и застоя наука о биоэлектричестве наконец достигла переломного момента: мы готовы взломать биоэлектрический код сейчас.

Это эссе было адаптировано по материалам финалиста Nesta’s Tipping Point Prize.Прочтите все очерки здесь.

Электростатика: бесконтактная сила

Эта основная идея исследована через:

Противопоставление студенческих и научных взглядов

Ежедневный опыт студентов

У студентов есть много опыта, например, правильная установка батареек в устройства и «подзарядка» разряженных батарей, что приводит учеников к конструированию значений этих терминов. Эти значения часто очень тесно связаны с конкретным опытом.

Многие учащиеся испытали небольшие, но запоминающиеся поражения электрическим током в результате «статического электричества», когда выходили из машины в теплый и сухой день или намеренно терлись обувью по синтетическому ковру и касались металлической дверной ручки или друг друга. Некоторые студенты также играли с использованием «статического электричества» для притяжения или отталкивания очень легких объектов, например собирать небольшие кусочки бумаги или притягивать волосы натертой пластиковой расческой или линейкой.

Студенты часто не связывают события, связанные с поражением электрическим током (например,грамм. игра на батутном коврике), с аналогичными событиями, которые включают статическое электрическое притяжение (например, наблюдение за прилипшей одеждой, которая выходит из сушилки для белья, или сахарными крупинками, которые притягиваются к внутренней поверхности пластикового контейнера при встряхивании). Для младших школьников эти события не связаны общим представлением об их «электростатическом» происхождении, и студент не может установить эту связь без поощрения.

Понятно, что многие младшие школьники не видят необходимости различать электростатические силы и магнитные силы.Им кажется, что это обычный опыт одной и той же бесконтактной силы. Например, воздушный шар, который «натирается» тканью, что приводит к его притяжению к потолку, студенты (и некоторые взрослые) часто смущенно описывают как «намагниченный».

Для многих студентов драматическое наблюдение разряда молнии – одно из самых запоминающихся переживаний «видения» эффектов движения большого количества электрического заряда, хотя этот опыт часто неправильно приписывают другим явлениям.

Исследования: Benseghir & Closset (1996), Guisasola (1995), Harrington (1999), Henriques (2000), McIntyre (1974), Park, Kim, Kim & Lee (2001), Seroglou, Koumaras & Tselfes (1998)

Научная точка зрения

Притяжение и отталкивание электрических зарядов – одна из трех фундаментальных сил бесконтактного действия в природе. Остальные – это магнетизм и сила тяжести (см. Идею фокусировки Силы бесконтактные).

Есть только два разных типа известных зарядов, которые ученые назвали «положительными» и «отрицательными».Эти имена были выбраны исторически, чтобы указать, что они каким-то образом «противоположны» друг другу, чтобы подчеркнуть две различные наблюдаемые формы. Ученые не знают точно, что такое заряд и чем эти два типа зарядов отличаются друг от друга; однако каждый влияет на себя и свою противоположную форму.

Положительно и отрицательно заряженные объекты притягиваются или притягивают друг друга, в то время как похожие заряженные объекты (2 положительных или 2 отрицательных) отталкиваются или отталкиваются друг от друга. Заряженные объекты не должны соприкасаться, чтобы между ними возникли силы отталкивания или притяжения; я.е. можно наблюдать, как они влияют друг на друга на коротких расстояниях и без необходимости в каком-либо промежуточном веществе, например воздуха.

Когда объект, сделанный из хорошего электрического изолятора, такого как пластик или стекло, энергично натирают другим гибким электрическим изолятором, сделанным из меха, хлопка или шерсти, заряд одного типа может перемещаться с поверхности одного изолятора на поверхность другого изолятора. другой. На Рис. 1 ниже перед трением каждый элемент электрически сбалансирован. На Рис. 2 ниже после трения пластиковая линейка стала отрицательно заряженной, а хлопок – положительно заряженной.Трение не создает зарядов, а перераспределяет заряд между двумя объектами. Вследствие различного общего заряда две поверхности, когда они разделены, будут притягиваться друг к другу.

Заряженные объекты можно создавать, используя методы, альтернативные трению или скольжению, но все они требуют, чтобы две поверхности находились в тесном контакте, а затем разделялись. Другими примерами являются разделение двух пластиковых листов или удаление клейкой ленты с листа стекла. Заряженные объекты также будут влиять на все другие маленькие «незаряженные» объекты, чтобы они становились частично противоположно заряженными, когда их приближали к ним.Это заставляет их привлекаться друг к другу. Например, заряженный гребешок будет притягивать к себе мелкие предметы, например, крупинки сахара. Если зерна сахара соприкоснутся с гребнем, то через некоторое время некоторые из них приобретут такой же заряд, что и гребешок, и будут быстро отталкиваться.

Количество заряда на поверхности любого объекта со временем будет постепенно уменьшаться, поскольку заряд в конечном итоге уносится водяным паром в окружающем воздухе. Например, заряженный воздушный шар со временем упадет с потолка, когда его заряд уменьшится.

Естественные проявления движения зарядов, такие как молния, чаще всего возникают в грозовых облаках и реже над извергающимися вулканами или во время пыльных бурь. В грозовых облаках заряд перераспределяется неравномерно (части будут положительными, а другие – отрицательными). Этот дисбаланс может накапливаться до такой степени, что воздух становится проводником, и дисбаланс уменьшается благодаря быстрой искре внутри облака или к Земле. . Это вспышка молнии, которую мы видим. Гром, который мы часто слышим, является результатом этой мощной искры, которая быстро нагревает воздух.

Ученые все еще пытаются выяснить, почему именно в грозовых облаках возникает дисбаланс заряда.

См. Веб-сайты, перечисленные в Раздел «Дополнительные ресурсы» для получения дополнительной информации.

Критические идеи обучения

  • Электростатические силы – это неконтактные силы; они тянут или толкают предметы, не касаясь их.
  • Трение материалов друг о друга может привести к тому, что нечто, называемое «зарядом», переместится с одной поверхности на другую.
  • Заряженные объекты притягивают другие незаряженные объекты и могут толкать или тянуть другие заряженные объекты.
  • Есть два вида заряда; ученые не знают точно, что такое заряд и чем отличаются эти два типа зарядов; они называют эти два вида «положительными» и «отрицательными».
  • Молния – результат быстрых движений заряда в грозовых облаках.

Изучите взаимосвязь между представлениями о зарядовых и неконтактных силах в Карты развития концепции – Электричество и магнетизм

На этом уровне основное внимание должно быть уделено поощрению учащихся наблюдать и исследовать электростатические явления через игру, что приводит к разработке простых объяснений наблюдаемого притяжения и отталкивания заряженных объектов.Студентов следует поощрять различать электростатические силы и магнитные силы как различные примеры бесконтактных сил.

Включение действий, связанных с протиранием два похожих пластиковых объекта из одного и того же материала важны, поскольку только в этих случаях вы можете увидеть два одинаковых заряженных объекта, отталкивающих друг друга, как демонстрацию отталкивания одинаковых зарядов.

Основная идея, которую необходимо понять учащимся, заключается в том, что электростатические силы – это силы неконтактного действия; На этом уровне не важно подчеркивать студентам, что «одинаковые обвинения отталкиваются, а непохожие – притягиваются».Более уместно продемонстрировать, что заряженные объекты притягивают незаряженные объекты и могут либо притягивать, либо отталкивать другие заряженные объекты.

Постарайтесь сосредоточить внимание студентов на повседневных «электростатических» переживаниях. Обычно это связано с тем, что один объект заряжается от трения, а другой – нет. Обычно используются натертые пластиковые гребни и линейки, привлекающие кусочки бумаги, но исследования студентов не должны ограничиваться только ими.

Идеи, которые студенты привносят в эту область, разнообразны и в большинстве случаев не очень сильны.Использование демонстраций и просьба к студентам предсказать, что может случиться, обычно являются сильными подходами к выявлению существующих у студентов представлений об электростатике на этом уровне.

Исследования: Гизасола (1995), Макинтайр (1974)

Обучающие задания

Когда в воздухе много влаги (например, когда влажная погода и / или идет дождь), очень трудно создать электростатические эффекты и испытать описанные результаты. Запланируйте эти занятия в теплую и сухую погоду.

Начать обсуждение через общий опыт

Рассмотрите возможность использования действия «Прогнозировать-Наблюдать-Объяснять», чтобы вызвать обсуждение. В тихой теплой комнате полностью надуйте круглый воздушный шар и подвесьте его к потолку или балке крыши, используя длинную нейлоновую нить (или тонкую леску).

Теперь протрите баллон куском шерсти / синтетического материала или джемпера, чтобы он стал заряженным. Попросите учащихся предсказать, что произойдет, если вы поднесете ткань или джемпер, которым натирали их, рядом с воздушным шаром.

Заряд трущегося материала будет отличаться от заряда шара по мере того, как заряд перемещается от одного объекта к другому. Баллон и трущийся материал должны стягивать друг друга, проявляя силу притяжения.

Теперь добавьте еще один шарик, чтобы он висел рядом с первым. Еще раз протрите каждый шарик тем же куском шерсти / синтетического материала или джемпером, который вы носите. Теперь они должны стать заряженными одинаково. Отойдите подальше, и вы и ученики увидите, как два воздушных шара разделяются, когда они пытаются оттолкнуться, толкая друг друга.

Попросите учащихся предсказать, произойдут ли изменения со временем. Изменится ли положение воздушных шаров? Студента следует научить понимать, что воздушные шары будут медленно терять заряд и приближаться друг к другу, поскольку заряд со временем уменьшается.

Испытайте существующие взгляды учащихся

Снова используя надутый воздушный шар, подвесьте его, как и раньше, на куске тонкой хлопчатобумажной ткани или лески. Ни в коем случае не пытайтесь тереть или заряжать воздушный шар. Теперь попросите учеников предсказать, что произойдет, если вы поднесете стержневой магнит к воздушному шару.

Полезно принять любые предложения о различных способах поднесения магнита к воздушному шару (например, «Попробуйте магнит наоборот». «Держите его плашмя рядом с воздушным шаром»). Вероятно, многие студенты предсказывают, что воздушный шар и магнит будет притягиваться (и поэтому, вероятно, захотят попробовать магнит рядом с воздушным шаром разными способами, когда они впервые не увидят никакого эффекта). Однако очень немногие студенты будут иметь какие-либо основания для поддержки этого прогноза – для большинства студентов предсказывается притяжение, потому что они никогда не различали магнитные и электростатические силы.Не используйте заряженный воздушный шар, потому что он будет притягиваться к большинству незаряженных объектов, и это может ошибочно подтвердить предположения учащегося.

Предложите открытую проблему для изучения в игре или путем решения задач.

Раздайте воздушный шарик каждому члену класса. Призовите учеников сделать так, чтобы их воздушный шар оставался привязанным к потолку в течение длительного времени. Студентам нужно будет надуть и зарядить свой воздушный шар, выбрав один из множества синтетических материалов, предусмотренных для этой цели.Вы можете попросить учащихся измерить время секундомерами до точки падения воздушных шаров.

Предложите учащимся подумать о следующем, чтобы добиться успеха:

  • Какого размера они должны надуть воздушный шар? Будет ли это иметь значение?
  • Какой материал они должны использовать, чтобы натирать (заряжать) воздушный шар?
  • Как долго им следует тереть или заряжать воздушный шар перед попыткой?
  • Воздушный шар какой формы выбрать – круглый или колбасный? Будет ли это иметь значение?

Подходы к этой деятельности могут быть разными.Студенты могут поиграть с материалами и обсудить свой опыт позже. Им также может быть предложено выбрать один вопрос и систематически его изучить.

Предоставьте учащимся широкий выбор синтетических и натуральных материалов, таких как мех и хлопок, на выбор и испытание. Также можно использовать круглые воздушные шары и воздушные шары в форме колбасы.

Открытое обсуждение посредством общего опыта

Еще одна демонстрация, которая продемонстрирует те же эффекты, что и воздушные шары, требует двух прозрачных пластиковых линейок и небольшой пластиковой бутылки (воды или безалкогольного напитка – бутылки с крышкой шириной 2-3 сантиметра) .Потрите одну линейку шерстью (если вы носите шерстяной джемпер, быстро потирайте линейку под мышкой) и удерживайте ее на крышке бутылки. Теперь потрите вторую линейку и поднесите натертый конец этой второй линейки к натертому концу первой линейки. Вы увидите, как линейка на бутылке с напитком поворачивается от второй линейки, потому что две линейки одинаково заряжены и отталкивают друг друга. Если поднести противоположно заряженную «натертую» шерсть к одному из правителей, они будут притягиваться друг к другу.

Один из способов стимулирования обсуждения – продемонстрировать это упражнение, а затем предложить учащимся найти связь с заданием, включающим зарядку двух воздушных шаров, описанных выше.

Сосредоточьте внимание учащихся на недооцененной детали

Соберите широкий спектр простых предметов домашнего обихода, в которых, как видно, действуют электростатические силы. Их можно изучать в классе с небольшими группами студентов.

Примеры предметов домашнего обихода могут включать:

  • ряд пластиковых бутылок, содержащих небольшие количества легких предметов, таких как сотни и тысячи украшений для торта, мелкие сухие зерна сахара, шелуху подорожника или воздушный рис.Попросите учащихся встряхнуть контейнеры, заставляя их содержимое заряжаться, когда они касаются внутренних стенок контейнера, который их привлекает.
  • ряд пластиковых бутылок, содержащих небольшие количества легких предметов, таких как сотни и тысячи украшений для тортов, мелкие сухие зерна сахара, шелуха подорожника или воздушный рис. Попросите учащихся встряхнуть контейнеры, заставляя их содержимое заряжаться, когда они касаются внутренних стенок контейнера, который их привлекает.

Разъяснение и обобщение идей для общения с другими

После того, как ученики исследуют предметы домашнего обихода, их можно попросить сообщить классу о своих выводах. Это можно сделать с помощью коротких презентаций, которые идентифицируют любые связанные наблюдения электростатических сил в действии. Исследование можно было бы расширить, включив в него учащихся, пишущих короткие предложения, описывающие то, что они наблюдают, и рисование помеченных диаграмм предметов и наблюдаемых эффектов.Студентов можно попросить найти примеры электростатических переживаний дома, которыми можно поделиться в школе. Может быть полезно, если учащиеся принесут картинки или рисунки, которыми они могут поделиться.

Учебное пособие по физике: трибоэлектрическая зарядка

В Уроке 1 было объяснено, что атомы являются строительными блоками материи. Кроме того, было объяснено, что материальные объекты состоят из различных типов атомов и комбинаций атомов. Наличие разных атомов в объектах наделяет разные объекты разными электрическими свойствами.Одно из таких свойств известно как сродство к электрону . Проще говоря, свойство сродства к электрону относится к относительному количеству любви , которое материал имеет для электронов. Если атомы материала имеют высокое сродство к электрону, тогда этот материал будет иметь относительно высокую любовь к электронам. Это свойство сродства к электрону будет иметь первостепенное значение, поскольку мы исследуем один из наиболее распространенных методов зарядки – трибоэлектрическая зарядка , также известная как зарядка трением или трением.

Предположим, что резиновый шар натирают образцом шерсти животного. В процессе трения атомы каучука находятся в непосредственной близости с атомами шерсти животных. Электронные облака двух типов атомов прижимаются друг к другу и приближаются к ядрам других атомов. Протоны в атомах одного материала начинают взаимодействовать с электронами другого материала. Среди звука потрескивающего воздуха вы можете даже услышать, как атомы говорят: «Мне нравятся ваши электроны.«И, конечно же, атомы одного материала – в данном случае атомы каучука – более серьезно относятся к своим притязаниям на электроны. Таким образом, атомы каучука начинают отбирать электроны у атомов шерсти животных. Когда трение прекратилось, с двух объектов начислены обвинения.

Процедура трения резинового баллона о волосы выполняется довольно легко. Вы можете попробовать это сейчас, если вы никогда этого не делали. Когда вы закончите, вы, вероятно, заметите, что резиновый шар и ваши волосы будут притягиваться друг к другу.В сухой день вы даже сможете отпустить воздушный шарик и прикрепить его к волосам. (Вы также, вероятно, заметите, что процедура инициирует день плохих волос. Извините.) Это притяжение между двумя заряженными объектами свидетельствует о том, что заряжаемые объекты заряжены противоположным типом заряда. Один заряжен положительно, а другой – отрицательно. Как это произошло? Как простое трение двух предметов друг о друга заставляет их заряжаться и заряжаться противоположно?

Как работает трибоэлектрическая зарядка

Процесс трибоэлектрической зарядки (а.k.a., зарядка трением) приводит к переносу электронов между двумя предметами, которые трутся друг о друга. Резина имеет гораздо большее притяжение электронов, чем мех животных. В результате атомы резины вытягивают электроны из атомов шерсти животных, оставляя оба объекта с дисбалансом заряда. Резиновый шар имеет избыток электронов, а мех животного нехватает электронов. Имея избыток электронов, резиновый баллон заряжается отрицательно. Точно так же нехватка электронов на шерсти животного оставляет ему положительный заряд.Оба объекта стали заряженными противоположными типами зарядов в результате переноса электронов от наименее электронолюбивого материала к наиболее электронолюбивому.

Трибоэлектрическая зарядка часто демонстрируется на уроках физики. Два резиновых шара можно подвесить к потолку и подвесить примерно на высоте головы. При трении учителя о голову воздушные шары становились заряженными, поскольку электроны переходили с шерсти учителя на воздушные шары. Поскольку мех учителя терял электроны, он становился положительно заряженным, и можно было наблюдать последующее притяжение между двумя натертыми предметами.Конечно, когда учитель отрывается от воздушных шаров, они испытывают отталкивающее взаимодействие друг с другом.

Как уже упоминалось, разные материалы имеют разное сродство к электронам. Натирая различные материалы друг о друга и проверяя их взаимодействие с объектами с известным зарядом, можно упорядочить тестируемые материалы в соответствии с их сродством к электронам. Такое упорядочение веществ известно как трибоэлектрический ряд .Один такой заказ на несколько материалов показан в таблице справа. Материалы, показанные наверху в таблице, как правило, имеют большее сродство к электронам, чем те, что ниже. Впоследствии, когда любые два материала в таблице трутся друг о друга, можно ожидать, что тот, который находится выше, оттянет электроны от материала, который находится ниже. Таким образом, материалы, расположенные наверху в таблице, будут иметь наибольшую тенденцию к накоплению отрицательного заряда. Те, кто ниже, будут заряжены положительно.

Закон сохранения заряда

Процесс трибоэлектрической зарядки (как и любой процесс зарядки) включает перенос электронов между двумя объектами.Заряд не создается на пустом месте. Появление отрицательного заряда на резиновом воздушном шаре – это просто результат приобретения им электронов. И эти электроны должны откуда-то прийти; в данном случае – от предмета, о котором он терся. Электроны передаются в любом процессе зарядки. В случае трибоэлектрического заряда они передаются между двумя трущимися друг о друга объектами. Перед зарядкой оба объекта электрически нейтральны. Чистая плата системы составляет 0 единиц.После процесса зарядки более электронолюбивый объект может получить заряд -12 единиц; другой объект получает заряд +12 единиц. В целом система из двух объектов имеет нетто-заряд 0 единиц. Каждый раз, когда величина, такая как заряд (или импульс, или энергия, или материя), остается неизменной до и после завершения данного процесса, мы говорим, что величина сохраняется. Заряд всегда сохраняется. Когда все задействованные объекты рассматриваются до и после данного процесса, мы замечаем, что общая сумма заряда между объектами до начала процесса такая же, как и после его завершения.Это называется законом сохранения заряда .

Flickr Physics Фото

ВЕРХНИЙ РЯД: пластиковая трубка заряжается, натирая ее синтетическим мехом животных.
ВНИЗ СЛЕВА: заряженная трубка затем подносится к набору нейтральных бумажных обрывков, лежащих на столе.
ВНИЗ СПРАВА: заряженная трубка и нейтральные кусочки бумаги притягиваются друг к другу.Аттракцион поднимает кусочки бумаги со стола.


Мы хотели бы предложить … Иногда просто прочитать об этом недостаточно. Вы должны взаимодействовать с ним! И это именно то, что вы делаете, когда используете один из интерактивных материалов The Physics Classroom. Мы хотели бы предложить вам совместить чтение этой страницы с использованием нашего интерактивного зарядного устройства. Вы можете найти его в разделе Physics Interactives на нашем сайте.Charging Interactive – это электростатическая «игровая площадка», которая позволяет учащемуся исследовать различные концепции, связанные с зарядом, взаимодействиями зарядов, процессами зарядки и заземлением. Как только вы освоитесь с концепциями, коснитесь кнопки «Играть» своим игровым лицом.


Проверьте свое понимание

Используйте свое понимание заряда, чтобы ответить на следующие вопросы.По завершении нажмите кнопку, чтобы просмотреть ответы.

1. В физической лаборатории пластиковую полоску натирали ватой, и она становилась положительно заряженной. Правильное объяснение того, почему пластиковая полоска становится положительно заряженной, заключается в том, что …

а. пластиковая полоска приобрела дополнительные протоны из хлопка.

г. пластиковая полоска приобрела дополнительные протоны в процессе зарядки.

г. протоны были созданы в результате процесса зарядки.

г. пластиковая полоска теряла электроны для хлопка в процессе зарядки.


2. Saran Wrap имеет большее сродство к электрону, чем нейлон. Если натереть нейлон об оболочку Saran Wrap, что в конечном итоге приведет к избыточному отрицательному заряду? ____________ Объяснять.


3.Учитель физики протирает стеклянный предмет и войлочную ткань, и стекло становится положительно заряженным. Какие из следующих утверждений верны? Обведите все подходящие варианты.

а. В процессе трения стекло набирало протоны.

г. Во время трения войлок стал заряженным отрицательно.

г. Заряд создается в процессе трения; его хватает более требовательный к заряду объект.

г.Если стекло приобрело заряд +5 единиц, то войлок приобретает заряд -5 единиц.

e. Это событие нарушает закон сохранения заряда.

ф. Электроны переходят из стекла в войлок; протоны переносятся из войлока в стекло.

г. После такой зарядки стеклянный предмет и войлочная ткань должны притягиваться друг к другу.

ч. В общем, стеклянные материалы должны иметь большее сродство к электронам, чем войлочные материалы.

4. Какое утверждение лучше всего объясняет, почему резиновый стержень становится отрицательно заряженным при трении мехом?

а. Резина, из которой изготовлен стержень, является лучшим изолятором, чем мех.

г. Мех – лучший изолятор, чем резина.

г. Молекулы в резиновом стержне имеют более сильное притяжение для электронов, чем молекулы в мехе.

г. Молекулы в мехе сильнее притягивают электроны, чем молекулы в резиновом стержне.

Статическое электричество и электрический заряд – Science Learning Hub

Электрический заряд создается, когда электроны переносятся на объект или удаляются от него. Поскольку электроны имеют отрицательный заряд, когда они добавляются к объекту, он становится отрицательно заряженным.Когда электроны удаляются из объекта, он становится положительно заряженным.

Что такое электрический заряд?

Электрический заряд создается, когда два материала соприкасаются или трются друг о друга. Когда материалы соприкасаются, электроны могут буквально стираться с одного объекта о другой. Это не означает, что любые два соприкасающихся материала вызывают движение электронов. Некоторые материалы с гораздо большей готовностью жертвуют электроны, а другие с гораздо большей вероятностью принимают электроны.Список материалов, упорядоченный по их способности отдавать электроны, называется трибоэлектрическим рядом.

Большинство из нас, вероятно, в какой-то момент времени генерировало статический электрический заряд. Удар, который вы получаете, когда идете по ковру и касаетесь металлической поверхности или когда чувствуете, что цепляется за статически заряженную одежду, свидетельствует о наличии статического электрического заряда.

Волосы и мех кролика легко отдают электроны, тогда как полиэтилен и тефлон хорошо притягивают электроны.Когда два материала в разных положениях трибоэлектрического ряда трутся друг о друга, материалы по направлению к положительному концу отдают электроны и становятся положительно заряженными, а материалы по направлению к отрицательному концу принимают электроны и становятся отрицательно заряженными.

Как создать электрический заряд?

Рассмотрим практический пример создания электрического заряда. Когда воздушный шар натирается о волосы, электроны перемещаются от волос к поверхности воздушного шара. Электроны «прилипают» к воздушному шару в том месте, где он был натерт, и не перемещаются по его поверхности.Воздушный шар становится отрицательно заряженным (красные электроны), а волосы человека становятся положительно заряженными (меньше электронов, чем раньше).

Теперь давайте воспользуемся только что заряженным шаром, чтобы зарядить другой шар. Когда мы прикасаемся заряженным воздушным шаром к нейтральному (сбалансированному – без лишних электронов) воздушному шарику, часть добавленных электронов переносится на нейтральный шарик. Теперь оба шарика имеют отрицательный заряд, и мы что-то замечаем – шарики раздвигаются. Заряд на воздушных шарах вызывает силу, которая раздвигает шары.Эта сила очень похожа на силу отталкивания, которую вы чувствуете, когда соединяете два магнита с севера на север или с юга на юг.

Изоляторы и проводники

Изоляторы – это такие материалы, как стекло, резина, дерево и большинство пластмасс, в которых электроны удерживаются довольно плотно и не могут легко перемещаться с места на место. Проводники – это такие материалы, как медь, серебро, золото и железо, в которых электроны могут свободно перемещаться с места на место.

Например, заряженный баллон (изолятор) подносят к нейтральной алюминиевой банке (проводнику).Пока баллончик находится далеко от шара, отрицательный заряд на баллоне практически не влияет на баллон, а электроны на баллоне равномерно распределены. Когда воздушный шар приближается к баллону, происходит кое-что интересное – электроны перемещаются в сторону баллона, чтобы как можно дальше от отрицательно заряженного воздушного шара. Это оставляет сторону баллона, ближайшую к воздушному шару, заряженной положительно. Баллон в целом остается нейтральным, но поскольку положительно заряженная сторона баллона находится близко к воздушному шару, отрицательные заряды на воздушном шаре притягивают положительную сторону баллона, и сила притягивает баллон и баллон вместе.Если банка лежит на боку, она катится к воздушному шару.

Что-то совсем другое произойдет, если позволить проводящей банке коснуться заряженного шара. Когда воздушный шар соприкасается и может соприкасаться, часть электронов на воздушном шаре перетекает на баллон, оставляя баллон с дополнительными электронами и, следовательно, заряженными отрицательно. Теперь и баллон, и баллончик заряжены отрицательно, и подобные заряды вызывают силу, раздвигающую баллончик и баллон. Если банка лежит на боку, она откатит воздушный шар.

Индукция

В приведенном выше примере мы использовали отрицательно заряженный баллон, чтобы передать отрицательный заряд банке посредством процесса прямого контакта. Также можно использовать отрицательно заряженный баллон для придания положительного заряда баллончику посредством процесса, называемого индукцией.

Если баллон поднести к баллончику, электроны переместятся в дальнюю сторону баллона, как описано ранее. Если другой объект, например, палец, коснется отрицательной стороны банки, некоторые из переполненных электронов потекут на объект, оставив баллон с положительным зарядом.

Таким образом, можно использовать отрицательно заряженный баллон для передачи либо отрицательного заряда (путем контакта с баллоном), либо положительного заряда (путем индукции).

Природа науки

В науке модель – это представление идеи, объекта или даже процесса или системы, которые используются для описания и объяснения явлений, которые нельзя испытать напрямую. Модели играют центральную роль в том, что делают ученые, как в своих исследованиях, так и при передаче своих объяснений.

Связанное содержание

Эта статья поможет понять атомную структуру и предоставляет простую модель для объяснения движения электронов в проводниках и изоляторах.

Узнайте, как сделать простой электромагнит в этом упражнении.

Это задание помогает учащимся построить простые электрические схемы и протестировать различные материалы, чтобы определить, какие из них являются хорошими проводниками, а какие не проводят.

Этот записанный сеанс профессионального обучения укрепит вашу уверенность в преподавании Физического мира.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.