Электр заряды. Электрлену. Электр зарядының сақталу заңы. Кулон заңы.

Қазақстан Республикасының Білім және ғылым министрлігі

Батыс Қазақстан облысының Білім басқармасы

Орал «Сервис» технологиялық колледжі

«Бекітемін»

Директордың оқу ісі

жөніндегі

орынбасары:

_________________

К.К.Джумалиева

Ашық сабақ

Тақырыбы: «Электр заряды. Электрлену. Электр зарядының сақталу заңы. Кулон заңы.»

Дайындаған: физика

пәні оқытушысы

Бапенова Ж.О.

Орал қаласы-2017 жыл.

Сабақтың тақырыбы: Электр заряды. Электрлену. Электр зарядының сақталу заңы. Кулон заңы.

Сабақтың мақсаты:

1.Денелердің электрлену құбылысын түсіндіру, денелер мен материя бөлшектерінің ерекше қасиеті ретінде электр зарядына анықтама беру, электр зарядының сақталу заңының, Кулон заңының тұжырымдамасын беру. 
2. Оқушының ойлау және есте сақтау қабілеттерін арттыра отырып, өз беттерімен, шығармашылықпен жұмыс жасай білуге дағдыландыру 
3. Оқушылардың пәнге деген қызығушылықтарын арттырып, ізденімпаздыққа, еңбекқорлыққа, алған білімдерін күнделікті өмірмен ұштастыра білуге үйрету. 

Көрнекілігі: карточкалар, эбонит таяқша, шыны таяқша, жүн мата, электроскоп.

Сабақтың түрі: жаңа материалды меңгерту.

Пәнаралық байланыс: химия, орыс тілі, математика, тарих

Сабақтың әдісі: баяндау, сұрақ-жауап, тәжірибе көрсету.

Сабақ барысы:

ІІ. Үй жұмысын тексеру (сөзжұмбақ «Электр заряды»)

ІІІ. Жаңа сабақ

IV. Бекіту (есептер шығару)

V. Қорытындылау

VІ. Бағалау

VІІ. Үй тапсырмасы

І. Ұйымдастыру бөлімі.

- Студеттердің сабаққа дайындығын тексеру.

- Бүгінгі сабағымызды мына өлең жолдарымен бастайық.

Дүниедегі құбылыстың мәнінде,

Табиғаттық қозғалыстың бәрін де,

Мүмкін емес физикасыз түсіну,

Физика дүние кілті бүгінде.

-Оқушыларға тақырыпқа байланысты әртүрлі мысалдар келтіре отырып сұрақтар қоямын.
а) Құрғақ шүберекпен айнаны сүрткенде қандай құбылыс болады? (шыны мен пластинка тозаңды және басқа ұсақ бөлшектерді өзіне тартады)
ә) Синтетикалық киімді шешкенде нені байқайсыңдар? (шытырлаған дыбыс ести аласыңдар, ал қараңғы бөлмеде тіпті жарқылды да байқайсыңдар)
б) Мысықты сипағанда? (шытырлаған дыбыстар естіледі)
в) тарақты алып құрғақ шашты тарағанда, содан кейін кішкене қағазды жақындатқанда нені байқадыңдар? (ұсақ қағаз қиындыларын өзіне тартатынын көресіңдер)
Сөзжұмбақ «Электр заряды»

1. Отты үрлеген жағады, шындықты іздеген табады. (ішкі энергия)

2. Ит жүгіріп тазы болмас. (жылдамдық)

3. Ас - адамның арқауы. (энергия)

4. Ауызы күйген үріп ішер. (кебу)

5. Әлемде не бар болса соның бәрі  не деп аталады?    (материя)

6. Жазуға болатын химиялық элемент? ( Бор)

7. Отқа жанбас, Суға батпас.       (мұз)

8. Бар ма, жоқ па оны анық білмейсің

Ол жоқ жерде өмір сүріп жүрмейсің.    (ауа)

9. Кім барлық тілде сөйлейді? ( жаңғырық)

10. Жел болмаса,  шөптің  басы қимылдамайды. (инерция)

11. Жұпарды жасырғанмен исі білінеді. (диффузия)

12. Көп болса, асықпайсың, Мезеттен қашықтайсың.

Асықсаң аз болады, Табасың мұны қайсың?   (Уақыт)

ІІІ. Жаңа сабақ

Сабақ мақсатымен таныстыру. Электр заряды. Электр зарядының сақталу заңы.

Кулон заңы туралы түсінік беру.

Мысалдар келтіру.

Студеттерге алдын ала электродинамикаға үлес қосқан ғалымдар туралы мағлұмат жинау тапсырылған болатын. Ендеше соған кезек берейік.

Мадина: -Қазіргі кезде жақсы зерттелген, дегенмен әлі де жұмбақ электрлік құбылыстармен үнемі кездесіп отырамыз. Ежелгі заманда янтарьды теріге ысқанда, оның жеңіл заттарды өзіне тарту қасиетін аңғарған. Бұл құбылысты ежелгі грек философы Фалес сипаттаған.

Нәзік: -Электрлік және магниттік құбылыстарды Ньютонның тартылыс теориясына ұқсас түсіндірілетін механикалық кезең басталды. Француз физигі Ш.О.Кулон осы уақытқа дейін электростатиканың негізгі заңы деп аталатын нүктелік зарядтардың өзара әрекеттесу заңын ашты.

Нұргүл:-Италия физигі Гальвани бақамен тәжірибелер жүргізіп жануарлардың электрлік қасиетін ашты.

Гүлім: - Италия физигі А.Вольта гальвани тогының ұзақ әрекет ететін алғашқы көзі – вольта бағанасын құрастырды.

Назира: - ХҮІІІ ғасырда орыс оқымыстылары М.В.Ломоносов және Г.В.Рихман үйде «жайратқыш-машина» құрып, атмосферадағы электрді зерттеді. Тәжірибе кезінде найзағай түсіп Г.В.Рихман қаза тапты. М.В.Ломоносов зерттеулер жүргізіп, электрлік өзара әрекеттесудің сандық негізін құрады.

Дильназ: - 1826 жылы неміс физигі Г.С.Ом эксперимент арқылы электр тізбегендегі ток күші, кернеу және кедергіні байланыстыратын негізгі заңды ашты. Француздың ұлы физигі А.М.Ампердің электродинамика саласындағы еңбегі өте зор.

Камила: - Ток пен магнит арасындағы өзара әрекеттесуді бақылайтын көптеген құралдар жасап шығарды. Электр токтарының өзара әрекет күштерін ашты. А.М.Ампер магнитизмнің теориясын құрды.

Динара: Электрлік құбылыстарды зерттеуде ағылшынның ұлы физигі М.Фарадейдің еңбегі зор. Ол сол кездегі белгілі электр түрлерінің тепе – теңдігін дәлелдеді.

Хамидолла: - Ағылшын физигі Д.К.Максвелл электромагниттік өріс теориясын құрды. Максвелл өз теориясын электрлік құбылыстардың негізгі заңдылықтарын өрнектейтін теңдеулер жүйесі түрінде тұжырымдады.

Раушан: -Орыс физигі Э.Х.Ленц индукциялық ток бағытын анықтау ережесін және токтың жылулық әрекетінің заңын тағайындады.

Әсем: - Орыс физигі А.Г.Столетов заттардың магниттік қасиетін зерттеп, заттардың магниттік қасиетін және олардың магниттелуін зерттейтін бірқатар тәжірибелер қойды.

Оралхан: - Неміс физигі Г.Р.Герц Максвеллдің теория жүзінде болжаған электромагниттік толқындарын бірінші болып алды.

Тұрар: -Ең аз массаның және ең кіші зарядтың материалдық тасмалдаушысы электрон болып табылады, оны 1897 жылы ағылшын физигі Дж. Томсон ашты. Бұл жаңалық электр жайлы ілімнің сан ғасырларға созылған өмір тарихына нүкте қойып, жаңа ілімге, осы заманғы физика – атомдық және ядролық физика ғылымдарына жол ашты.

Алтынгүл: - Ерте заманда теріге үйкелген янтарьдың заттардың ұсақ бөлшектерін өзіне тартатын қасиеті белгілі болатын. Бірақ тек 1600 жылы ғана ағылшын физигі У.Гельберттің арқасында электр жайлы ілім жаңа жаңалықтармен толықтырылды. Ол электрлік қасиеттердің басқа заттарды да болатынын анықтады. Электр деген сөзді де енгізген осы Гильберт. 1733 жылы француз ғалымы Ш:Дюфе дененің электрлік қасиетінің екі түрі болатынын тағайындады: «шайырлық» және «шынылық». Олардың әр бірі өз тектес электрді тебеді де, басқа екінші түрін тартады.

Дана: - 1745 жылы тұңғыш конденсатор – лейден банкасы жасалды. Электрлік құбылыстардың тұңғыш дәйекті теориясынамерикалық ғалым Б.Франклин жасады.

Аружан: - 1749 жылы ол электрдің екі түрі де «электр сұйығының» артық немесе кем екенін білдіреді деген гипотеза ұсынады. Оның теориясы бойынша электр сұйығының артығы оң заряд, ал жетімсіздігі теріс заряд деп аталады.

Айжан: - ХҮІІІ ғасырдың екінші жартысында дененің дененің электрлік қасиетін сандық жағынан зерттеу басталды. 1785 жылы француз физигі Ш.Кулон тәжірибе жүзінде электростатиканың негізгі заңын – нүктелік зарядтардың өзара әрекеттесу заңын тағайындады.

Мұғалімнің сөзі: Бұл құбылыстар өте ертеден белгілі болған. Біздің заманымызға дейін 600 - жылдары ертедегі гректер сары янтарьдың ерекше қасиеті бар екенін байқаған. Яғни янтарьды теріге немесе жүнге үйкегенде оның әртүрлі денелерді өзіне тартатынын байқаған.

«Янтарь» - Жер бетінде әлденеше жүздеген мың жылдар бұрын өсіп - өрген қылқан жапырақты ағаштардың қатып, тасқа айналған шайыры. Грек тілінде «янтарь» - электрон дегенді білдіреді. Гректер осы шайырды «электрон», ал оған қатысты денелерді электрлену деп атаған. Янтарь өзіне басқа денелерді тарту қабілетіне ие болғанда, оны электрленген күйде деп атайды. «Электрон» сөзінен «электр» деген сөзі шықты. Электрлену барысында пайда болатын күштерді электр күштері деп атаған.

Янтарь әр елде әр түрлі аталады. Мысалы литвада – янтарь, сицилияда-семетит, румынияда-руминид, ежелгі гректерде-электрон деп аталады.

«Электрлену», «электр заряды», «электр тогы» сөздері сендерге бала кезден белгілі. Бұл сөздерге үйренгеніміз сонша, олардың мағынасын толық түсінетін секілдіміз. «Электр заряды деген не?» сұрағына жауап беріп көріңіздерші, сонда оның оңай емес екеніне көздерің жетеді.

Дененің өзіне басқа денені тарту қабілетіне ие болуы оның электрленуі болып табылады. «Электрон» сөзінен «электр» деген термин шықты. Электрлену барысында электрлік күштер әрекет етеді. Денелердің электрлену құбылысы түрлі текті екі дене жанасқанда байқалады. Денелердің электрленуі үйкеліс арқылы, соқтығысқанда және жарылыс кезінде байқалады. Электрлену кезінде түрлі заттардан жасалған денелер электрлік өзара әрекеттесу қабілетіне ие болады. Осы қасиетін электр заряды деп аталатын физикалық шамамен сипаттайды.

Электрлік әрекеттесу қабілетіне ие болуы денелердің электрленуі.

Үйкеліс нәтижесінде электр заряды пайда болады. Қарама-қарсы зарядтардың бірдей мөлшері пайда болады.

(Электр зарядына байланысты тәжірибе көрсетем)

Атомның құрылысы. Біз кез келген заттың моллекулалардан, ал моллекулалардың атомдардан тұратынын білеміз. Атомның өзі ядродан тұрады, оны электрондар айналып жүреді. Электрондар теріс зарядталған. Атом ядросы нейтрондар мен протондардан тұрады. Протондар оң зарядталған, ал нейтронда заряд болмайды.

Зарядтың екі тегі бар: олар оң және теріс. Аттас зарядтар (таңбалары бірдей) бір-бірінен тебіледі. Әр аттас зарядтар бір-біріне тартылады.

Жүнге үйкелген эбонит таяқшада не янтарьда пайда болған зарядтар шартты түрде теріс (-), ал жібекке не теріге үйкелген шыны таяқшадағы зарядтар оң (+) деп аталған.

1750жылы Бенджамин Франклин оң және теріс зарядтар туралы түсінік енгізген.

Электр зарядына дискриттік қасиет тән, яғни белгілі бір ең аз шекті мәнге дейін бөліне алады. Ол шекті мәнді элементар заряд деп атайды. Ол е әріпімен белгіленеді. Элементер зарядтың шамасын тәжірибе жүзінде Милликен мен Иоффе анықтады. Оның мәні е=1,6*10^-19 Кл.

Электр зарядының сақталу заңы - тұйықталған жүйенің электр заряды осы жүйеде өтетін кез келген процесс кезінде өзгермейді.

(Зарядтың сақталау заңына тәжірибелер көрсетем)

-Кулон заңын бейнеролликпен түсіндіру.

Айнымалы таразы көмегімен француз физигі Ш.О.Кулон қозғалмайтын екі кішкене зарядталған шариктердің бір-бірімен өзара әрекеттесукүшін экспериментжүзінде анықтады. Ол 1785 жылы өзінің Кулон заңы деп аталатын заңын ашты.

Кулон заңы: Вакумдегі екi қозғалмайтын зарядталған нүктелiк денелердiң өзара әсерлесу күшi F (кулон күшi)   және   зарядтардың модульдерiнiң көбейтiндiсiне тура пропорционал және олардың өзара r арақашықтығының квадратына керi пропорционал.

F-күш. F=[H]

k-коэффициент. k=9*10⁹ Н*м²/Кл²

q₁=q₂-заряд. q=[Кл]

r-ара қашықтық. r=[м]

-Бүгінгі біздің сабағымызға арнайы жас ғалымдар келген болатын, ендеше осы жас ғалымдардың тәжірибелеріне назар аударайық.

1. «Жабысқыш шар» 
Қажетті жабдықтар: шар, жүн, жиде 
Тәжірибе барысы: 1. Шарды үрлеп, оны өзіңнің жейдеңе 10 рет үйке. 
Шарды жейдеңе тигізіп ұстап, біразден соң қоя бер. Не 
байқалады? Себебін түсіндір. 
2. «Қолғалмалы түтікшелер». 
Қажетті жабдықтар: Сусын ішетін 4 түтікше, шыны таяқша, жүн матаның қиығы, 
үстел 
Тәжірибе барысы: 1. 5 см қашықтықта өзара //етіп екі түтікшені үстелге 
орналастыр. 
2. Қалған екі түтікшені жүн матаға үйкеп, біреуін алғашқы екеуінің үстіне көлденең сал. Екінші түтікшені кезек-кезек (тигізбей) үстіңгі түтікшенің біресе оң жағына, біресе сол жағына апар. Не байқадың? Себебін түсіндір 
3. «Тартылатын шарлар». 
Қажетті жабдықтар: Жіп, 2 шар, жүн мата немесе былғары. 
Тәжірибе барысы: Жіпке 2 кішкене үрленген шарларды бір-біріне жақын бірақ өзара жанаспай тындай етіп, іліңдер. Екі шарды былғарымен н/е жүн матамен үйкеңдер. Не байқалады? Неліктен? 
4. «Секірмелі қағаздар» 
Қажетті жабдықтар: Металл қалбыр, қағаз қиындылары, шыны, жібек шүберек. 
Тәжірибе барысы: Металл қалбырдың үстіне кішкене қағаз қиындыларын салыңдар. 
Шыныны жідек шүберекпен сүртіп, оны қалбырдың үстіне абайлап қойыңдар. Не байқалады? Неліктен? 
5. «Жүзгіш мата» 
Қажетті жабдықтар: Пластмасса сызғыш, мақта, жүн мата: 
Тәжірибе барысы: Пластмасса сызғышты электрлеңде. Оның үстіне жақсы түтілген бір шымшым мақтаны қойып, ұшырып жіберіңдер де, сызғышты оның астына әкеліңдер. Егер сызғыш жақсы зарядталған болса, онда мақта үстінде «жүзіп» жүреді. Осы құбылысты түсіндір. 
6. «Секіргіш қағаз қиындылары». 
Қажетті жабдықтар: Пластмасса сызғыш, құрғақ қағаз, қағаз бөліктері. 
Тәжірибе барысы: Пластмасса сызғышты құрғақ қағазға үйкелеп, майда кесілген қағаз бөліктеріне жақындатса, олар тартылады. Неге? Себебін түсіндір. 

IV. Бекіту. Есептер шығару

1. Бірінен-бірі 3*10^-2 м қашықтықта тұрған әрқайсысы 10^-8 Кл екі заряд өзара қандай күшпен әсерлеседі?

2. 1 0^-6 Кл және 10^-8 Кл екі заряд 9*10^-3 Н күшпен біріне-бірі қандай қашықтықтан әсер етеді?

Дененің электрленуі қандай жағдайда пайдалы?

Бояу жаққыш бояушы. Конвейермен келе жатқан сырланатын детальдарды, айталық, автомобиль корпусын оң зарядпен зарядтайды, ал бояудың бөлшектерін теріс зарядтайды, сонда олар теріс зарядталған детальға қарай ұмтылады. Оның бетінде жұқа, тығыз және біркелкі бояу қабаты пайда болады. Расында да, бояғыштың аттас зарядпен зарядталған бөлшектері бірін-бірі тебетіндіктен, сырланатын қабат біркелкі болып шығады. Электр өрісінен қашқан бөлшектер бұйымға қатты соғылатындықтан, бояу тығыз түседі. Бояу детальға ғана қонатындықтан, оның шығыны азаяды. Осы күні біздің елде бұйымдарды электр өрісінде бояу әдісі кең қолданылады.

Электрмен ыстау. Ыстау дегеніміз – азық-түліктерге ағаш түтінін сіңіру. Түтін бөлшектері азық-түлікке жақсы дәм беріп, қана қоймайды, сонымен қатар, оны бұзылудан сақтайды. Элекрмен ыстаған кезде ыстау түтінінің бөлшектерін оң зарядпен зарядтайды, ал теріс электродтың міндетін, мысалы, тұтас балық еті атқарады. Түтіннің зарядталған бөлшектері тұтас етке қонады да, оның біразы сіңеді. Бұрын ыстау ұзақ процесс деп саналатын болса, электрмен ыстау бар болғаны бірнеше минутқа ғана созылады.

Электрлік түк. Электр өрісінде қандай да болсын бір материалдың бетіне түкті қабат жасау үшін материалды жермен жалғастыру керек. Оның бетін желімдейтін затпен сырлап, осы беттің үстіне орналасқан зарядталған металл тор арқылы тиісті мөлшерде түк өткізіледі. Түк талшықтары электр өрісінде тез бағытталып, біркелкі таралады да, желімге барып, тігінен қонады. Осылайша, замышқа немесе барқытқа ұқсас жамылғыларды шығарады. Белгілі мөлшерде әр түсті түктерді және бірнеше үлгілерді күні бұрын дайындап алады да, электрмен түк жасау кезінде олармен кезек-кезек бұйымдардың жеке бір бөліктерін жауып тұрып, түрлі түсті өрнек шығарып алу оңай. Көп түсті кілемдер осылай жасалады.

Заттарды араластыру. Егер бір заттың ұсақ бөлшектері оң зарядпен, екіншісінікі теріс зарядпен зарядталған болса, онда бөлшектері бір қалыпты орналасқан олардың қоспасын шығарып алу оп-оңай. Мысалы, осы күні нан заводтарында нанды илеу үшін үлкен механикалық жұмыс жасау қажет емес. Оң зарядталған ұнның ұлпасы ауа ағынымен камераға жіберіледі, камераның ішінде олар ашытқысы бар, теріс зарядталған су тамшыларымен кездеседі. Ұн ұлпасы мен су тамшылары бірін-бірі тартып бірігеді де, біртекті қамыр жасалады.

1. «Электрон» сөзі қандай сөзден алынған? (янтарь)

2. «Электрон» сөзінен қандай термин шыққан? (электр)

3. Денелердің басқа денелерді өзіне тарту қабілетіне ие болуы. (электрлену)

4. Денелердің өзара электрлік әрекеттесу қабілетіне ие болуын сипаттайтын физикалық шама. (электр заряды)

5. q₁ + q₂ + … q_n = const. (электр зарядының сақталу заңы)

6. Кулон заңының формуласы ( )

V. Бағалау.

VI. Үйге тапсырма: Үйден электр зарядына қатысты тәжірибелер жасау, электр зарядының зияны туралы мәлімет жинау.

VІІ. Қорытындылау

-Сонымен бүгінгі сабағымызды Н.Ә.Назарбаевтың «Еліміздің ертеңі бүгінгі жас ұрпақтың қолында» деген нақыл сөзімен аяқтаймыз.