13406

Методика і техніка шкільного демонстраційного експерименту із розділу «Електричне поле» (10 кл)

Лабораторная работа

Физика

Тема: Методика і техніка шкільного демонстраційного експерименту із розділу Електричне поле 10 кл Електризація діелектриків і провідників. Обладнання: 1 ізолюючий штатив з насадкою яка легко обертається; 2 палички: ебонітова із органічного скла металев...

Украинкский

2013-05-11

2.08 MB

16 чел.

Тема: Методика і техніка шкільного демонстраційного експерименту із розділу «Електричне поле» (10 кл)

  1.  Електризація діелектриків і провідників.

Обладнання: 1) ізолюючий штатив з насадкою, яка легко обертається; 2) палички: ебонітова, із органічного скла, металева на ізолюючій ручці; 3) шматок резини; 4) різноманітні тіла: дерев’яна рейка, металева трубка або стержень, пластмасова лінійка; 5) склянка знизу з тубусом і краном; 6) столик, що піднімається; 7) кювета для стікання води.

Явище електризації потрібно продемонструвати з різними тілами. Наелектризовану ебонітову паличку або паличку із органічного скла підносять до дерев’яної рейки (мал. 1).

Мал. 1

Рейку поміщують в заглиблення саморобної насадки, встановленої на вістрі ізольованого штативу(насадка показана на мал. окремо). Спостерігають притягання рейки до палочки. Потім замінюють рейку пластмасовою лінійкою, металевою трубкою і показують їх притягання до різних наелектризованих палочок: ебонітової, скляної, металевої. Завдяки хорошій заміні і легкій установці різноманітних тіл на обертальній насадці, можна цей дослід за короткий час виконати в різноманітних варіантах .

Звертаючи увагу на електризацію одночасно обох тіл, демонструють притягання рейки як до палички із органічного скла, наелектризованої об гумову пластинку, так і до гуми.

Щоб показати притягання струменя води до наелектризованої палички, збирають просту установку за мал. 2, але без електрофорної машини.

Користуючись краном, отримують достатньо помітний, але не надто сильний потік води і підносять до нього зверху  збоку добре наелектризовану паличку. Спостерігаючи як потік, притягуючись, відхиляється в сторону наелектризованої палички.

                           

 

Мал. 2.

  1.  Розподіл зарядів на поверхні провідника

Обладнання: 1) сітка Кольбе; 2) ебонітова паличка або із органічного скла ; 3) конусоподібний кондуктор; 4)пробна кулька; 5) електрометр.

Гнучку металеву сітку з паперовими листочками встановлюють на демонстраційному столі, як показано на мал. 3, і електризують паличкою із органічного скла або ебонітовою. Аркуші на обох сторонах сітки відхиляються однаково. Це дає можливість вважати, що електричні заряди розміщуються по всій поверхні рівномірно.

Мал. 3.

Потім згинають сітку різними способами і показують, що кожен раз аркуші на вгнутих поверхнях сітки опадають, а на випуклих поверхнях відхиляються сильніше (мал. 4).

Мал. 4.

  1.  Електричний вітер

Обладнання: 1) ізолюючий штатив; 2) вістря; 3) колесо Франкліна;

4) свічка на підставці; 5) лапка з муфтою; 6) електрофорна машина;

7) пробна кулька.

Демонструють дослід з конусоподібним кондуктором, переносячи заряди з різних точок пробною кулькою на електрометр.

Особливо велика щільність  електричних зарядів створюється на вістрях. Молекули повітря поблизу вістря іонізуються, і виникає потік іонів, напрямлений від вістря.  Щоб продемонструвати це явище, закріплюють на ізолюючому штативі металевий стержень з вістрям і з’єднують його з одним із кондукторів електрофорної машини (мал. 5).

Мал. 5.

Проти вістря затискають в лампочці штативу підставку з запаленою свічкою. Після цього загострений стержень переставляють в верхній отвір ізолюючого штативу і, не відключаючи штатив від машини, накладають на вістря вертушку – колесо Франкліна (мал. 5). Під час роботи електрофорної машини колесо починає швидко крутитися.

При обертанні  машини спостерігають «електричний вітер» , який сильно відхиляє полум’я свічки і може її погасити.

4. Електростатична індукція

Обладнання: 1) електрометри з кондукторами – 2 шт.; 2) палички: ебонітова, скляна і металева на ізолюючій ручці; 3) шматки резини, шкіри, шерсті; 4) електрофор; 5) розрядник на ізолюючій ручці; 6) пружина від відерця  Архімеда; 7) універсальний штатив.

Щоб продемонструвати явище електростатичної індукції, встановлюють на столі два незаряджених електрометра і з’єднують їх провідником (мал. 6). Потім до одного із них підносять добре наелектризовану паличку. Стрілки електрометрів відхиляються на однаковий кут. За ізолюючу ручку знімають провідник, після чого забирають паличку. Обидва електрометри виявляються зарядженими.

Мал. 6.

При дослідженні знаків їх зарядів виявляється, що електрометр,  який розміщений ближче до  палички, зарядився протилежно до неї по знаку, а  інший електрометр – однаково з зарядом палички. Якщо тепер з’єднати електрометри провідником, то відбувається повна нейтралізація зарядів.

Цей дослід можна провести і з одним електрометром (мал. 7). Для цього до кулі незарядженого електрометра підносять заряджену паличку. Стрілка електрометра відхиляється. Торкаються до кулі пальцем. Стрілка набуває початкового положення. Після цього спочатку забирають від кулі палець, а потім паличку. Стрілка електрометра відхиляється, вказуючи на наявність заряду.

Мал. 7.

Явище електростатичної індукції можна використовувати для багаторазового розподілу зарядів за допомогою електрофора. Прилад збирають з двох пластин: одна із діелектрика (ебоніт або органічне скло), друга – у вигляді металевого диску з ізолюючою ручкою (мал. 8).

Поклавши пластину на демонстраційний стіл, електризують її шматком паперу або шерсті. Потім на пластину кладуть диск. На поверхні диску, оберненій до пластини по індукції наводиться протилежний заряд (мал. 8, а).

Не знімаючи диск, торкаються рукою його верхньої поверхні і тим самим нейтралізують однойменний заряд. Забравши руку, за ізолюючу ручку знімають диск, який виявляється зарядженим через вплив.

Мал. 8.

Заряд на диску можна виявити за іскрою, яка зі слабким тріском проскакує при піднесенні пальця до диску. Іскра достатньо помітна в добре затемненому класі. Дію електрофора можна підвищити, якщо під пластину діелектрика на стіл покласти металевий папір.

При поясненні дії електрофора необхідно показати наявність взаємодії зарядів і збереження величини заряду. З цією метою підвішують на пружині від відерця Архімеда диск електрофора над ізолюючою пластиною на відстані приблизно 4- 5 см (мал. 8, б).  Електризують ізолюючу пластину і опускають на неї диск.  Диск під дією пружини піднімається назад. Після цього знову опускають диск на пластину і торканням руки знімають однойменні заряди: диск залишається притягнутим до пластини. Пояснюють, що диск  утримує електрична сила взаємного притягання між протилежними зарядами пластини і диску. Щоб зняти диск необхідно завершити роботу, за рахунок якої відбувається розподіл електричних зарядів.

5. Силові лінії електричного поля

Обладнання: 1)cултани на ізольованих штативах; 2)конденсатор розбірний; 3)пластинка скляна 170х170 мм з набором електродів; 4)електрофорна машина або високовольтний випрямляч; 5)проекційний прилад; 6)гіпосульфіт натрію або манна крупа в коробочці з сіткою; 7) з’єднувальні проводи.

Демонстрацію електричних силових ліній виконують за допомогою султанів, які встановлюють на ізольованих штативах, і добре заряджаються від наелектризованої палички або електрофорної машини. Спочатку показують дослід з одним зарядженим султаном і звертають увагу на радіальне розміщення паперових смужок (мал. 7а ). Після цього заряджають обидва султани однойменними (мал. 7б ) і різнойменними зарядами (мал. 7 ) і показують викривлення смужок при відштовхуванні і притяганні. 

Мал.7.

Для демонстрації однорідного електричного поля між двома зарядженими пластинами користуються дисками розбірного конденсатора закріплених на ізольованих штативах (мал. 3-15) .

Мал. 3-15.

Завчасно вирізають із цупкого паперу круги за розмірами дисків і прикріплюють їх до дисків канцелярськими скріпками. На поверхні кружків приклеюють одним кінцем по 10-15 вузьких смужок з папірусного паперу довжиною 10-12 см. Встановивши диски на відстані не набагато більшій за подвійну довжину паперових смужок, з’єднують пластинки конденсатора з кондукторами електрофорної машини. Коли приведемо електрофорну машину в дію всі смужки випрямляються і розміщуються горизонтально, показуючи напрямок силових ліній електричного поля між двома зарядженими пластинками.

Виникнення електричних силових ліній завжди проектують на екран (мал.8 ).

Мал.8.

Для цього завчасно підготовлюють скляну пластинку розміром 170х170 мм, металічні електроди у вигляді двох невеликих циліндриків ( діаметр 8мм , висота 6-8мм) і двох пластинок довжинами по 30мм  і шириною 6-7мм . Електрод закріплюють на шнуркових тримачах, які вставляють у резинові пробки. Знизу у пробках роблять невелике заглиблення, куди кладуть кусочок пластиліну для кращої стійкості електродів.

Розміщують на скляній пластинці два циліндрики на відстані приблизно 15-20мм один від одного і отримують на екрані їх чітке відображення. З’єднують тримачі тонкими, гнучкими провідниками з кондукторами високовольтного випрямляча або електрофорної машини і встановлюють напругу приблизно 2-3кВ (помалу роблять декілька обертів ). Після цього з коробки з сіткою рівномірно посипають кругом електродів заздалегідь змелені кристалики гіпосульфіта або  манну крупу і одночасно злегка постукують по склі олівцем. Під дією електричного поля кристалики розміщуються вздовж силових ліній, створюючи при різних електродах спектри поля одиничної, зарядженої кулі, двох заряджених куль, пластин (мал. 8 а,б,в ).

Під час досліду подавати на електроди занадто велику напругу не потрібно. В такому випадку важче отримати стійку картину поля.Крім цього, між електродами можуть проскакувати іскри і відволікати учнів від суті досліду.

6. Еквіпотенціальні поверхні

Обладнання: 1)електрометр демонстраційний; 2)кульковий і конусоподібний кондуктори на ізолюючих штативах; 3) ебонітова паличка з кусочком шерстяної тканини; 4)кулька пробна на ізолюючі ручці; 5)свічка ялинкова на ножиці для установки на ізолюючому штативі; 6) два провідники : один довжиною 1,5-2м гнучкий, другий для заземлення електрометра.

З початком досліду нагадують учням установку і принцип роботи електрометра - приладу для вимірювання різниці потенціалів. Звертають увагу на металічний корпус, який при вимірах з'єднують з землею, щоб захистити електрометр від впливу зовнішніх електричних полів. По куту відхилення стрілки  від стержня приладу або по поділкам шкали судять про величину різниці потенціалів між стрілкою і корпусом приладу. Після цього нагадують учням дослід з розподілом зарядів по поверхні конусоподібного кондуктора (дослід № 2) , після цього проводять дослідження потенціалу цього зарядженого провідника (мал. 9).

Мал. 9.

З’єднують пробну кульку довгим, гнучким провідником зі стержнем електрометра, а корпус останнього заземлюють. Торкаються кулькою зарядженого провідника і переміщують його по всій поверхні (зовнішній і внутрішній). При цьому спостерігають, що покази електрометра залишаються однаковими,   поверхня зарядженого провідника скрізь має однаковий потенціал.

 

7.Поняття про електроємність

Обладнання: 1)електрометр-2 шт. 2)кондуктори кулькові – великий та малий; 3)диск від розбірного конденсатора; 4) столик із комплекту демонстраційних динамометрів; 5)електрофорна машина або високовольтний випрямляч;  6)пробна кулька на ізолюючій ручці.

Для введення поняття електроємності зручно користуватися двома електрометрами, завчасно звіреними і відрегульованими.

Дослід розпочинають із демонстрації  однакової чутливості електрометрів. Їх зєднують провідником і заряджають одночасно від наелектризованої палички. Після цього на електрометри надягають кулькові кондуктори : на один – великий, на другий – малий. Корпуси електрометрів заземлюють. При цьому кулька, стержень і стрілка електрометра утворюють одну із обкладок конденсатора, а ізольований від них корпус електрометра і земля - іншу.

Зарядивши електрофорну машину (роблять кілька обертів дисків), швидко переносять від неї пробною кулькою одинакові заряди на кулькові кондуктора (мал.11).

Мал. 11.

Для цього достатньо по декілька раз пробною кулькою доторкнутись до кондуктора машини і кожен раз вносити його всередину кульок, торкаючись їх внутрішньої поверхні. Краще заряджати спочатку велику кулю, а тоді малу.

Із збільшенням заряду на кулі збільшується і різниця потенціалів, зафіксована електрометром. Виявляється, що при однакових умовах різних куль ця різниця потенціалів не однакова: один і той самий заряд сповіщає великій кульці меншу різницю потенціалів, - отже, її ємність більша.

Після цього демонструють залежність ємності тої ж кульки від близькості розміщення інших провідників. Для цього достатньо до зарядженої кульки помало приближати або віддаляти руку і слідкувати за змінами показів електрометра.

8.Будова і принцип роботи плоского конденсатора

Обладнання: 1)конденсатор розбірний; 2)штативи ізолюючі; 3)електрометр; 4)ебонітова паличка та кусочок шерсті; 5)штатив універсальний; 6) з'єднувальні проводи ; 7)лінійка або метр демонстраційний.

Цей дослід повинен служити експериментальною основою формули плоского конденсатора:

Де S-площа одної із пластин, - відстань між пластинами (товщина діелектрика), -діелектрична проникність діалектрика, який заповнює простір між пластинами, -електрична стала.

Збирають установку так, як показано на мал. 3-20.

Мал. 3-20.

На ізолюючих штативах з допомогою врівноважуючих гвинтів пластини конденсатора встановлюють паралельно один одному і розсувають на відстань 2-3см. До пластин додають електрометр.

Добре наелектризованою паличкою заряджають пластину, з'єднану з стержнем електрометра. (Відхилення стрілки повинно бути приблизно до половини шкали). Після цього, не змінюючи відстань між пластинами, зрушують одну з них в сторону.

Звертають увагу учнів на помітне збільшення показів електрометра, що свідчить про зменшення ємності конденсатора при зменшені площі пластин, які взаємно перекривають одна одну. Знову повертають пластину на місце і спостерігають зменшення показів електрометра:ємність конденсатора збільшилася до початкового значення.

Після цього демонструють залежність ємності конденсатора від зміни відстані між пластинами. Приближуючи або віддаляючи одну з пластин, стежать за показами електрометра. З досліду впевнюються, що ємність конденсатора змінюється обернено пропорційно відстані між пластинами.

Після цього, залишивши відстань між пластинами незмінними, вносять в проміжок між ними діелектрик з різними діелектричними проникностями, наприклад пластини з органічного скла або ебоніту. Спостерігаючи за показами електрометра, роблять висновки про зміну ємності конденсаторів при зміні діелектрика.

Висновки:____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

20851. ОСНОВИ УПРАВЛІНСЬКОГО ОБЛІКУ 354.5 KB
  Концепція, зміст та об’єкти управлінського обліку. Системи обліку витрат і калькулювання собівартості. Облік і контроль за центрами відповідальності. Аналіз релевантної інформації для прийняття управлінських рішень.
20853. Прокат 148.5 KB
  Профілі прокату геометрична форма перетину прокату. Сортамент прокату сукупність профілів прокату одержуваного на прокатному стані. Профілі прокату.
20855. ТВОРЧИЙ ПРОЕКТ З ТРУДОВОГО НАВЧАННЯ ДЛЯ УЧНІВ 7-8 КЛАСІВ ЗАГАЛЬНООСВІТНІХ НАВЧАЛЬНИХ ЗАКЛАДІВ 6.87 MB
  Організаційнопідготовчий етап охоплює такі стадії виконання проекту: формулювання завдання пошук проблеми усвідомлення проблемної сфери; дизайнаналіз аналіз аналогів вироблення ідей та варіантів; аналіз виробу формування основних параметрів і граничних вимог вибір оптимального варіанту та обґрунтування проекту прогнозування результатів. Конструкторський етап – розробка початкових ідей генерування ідей складання їх замальовок рисунків ескізів; оцінка ідей для вибору найбільш досконалої оцінка ідей за розробленими критеріями...
20857. З'єднання, одержувані для формування рамок із брусків із прямокутним підрізуванням 197.5 KB
  Дизайнаналіз: виконання аналізу аналогів у письмовій та графічній формі зразок графічної форми дивись у додатку 1; вироблення ідей та варіантів; проведення дизайнаналізу; взаємозв’язок між призначенням виробу і матеріалом з якого він виготовлений; аналіз форми виробу; зв’язок між формою і функціональним призначенням виробу; способи ручної та механічної обробки матеріалів; кінцева обробка та оздоблення виробів. Аналіз виробу: формування основних параметрів і граничних вимог; вибір оптимального варіанту та обґрунтування проекту;...
20858. Штангенциркуль 218 KB
  Штангенциркуль складається із стальної лінійки штанги 5 з міліметровими поділками відносно якої переміщується рамка 4 з ноніусом і двох пар губок ніжок – нерухомих 1 та рухомих 2. Різновиди штангенциркулів Цифровий штангенциркуль Отримання результатів вимірювання штангенциркулем.
20859. Макроэкономическое равновесие на товарном рынке. Кейнсианский подход 153 KB
  Методологические основы кейнсианского подхода. Компоненты совокупного спроса в кейнсианской модели. Кейнсианская функция потребления и сбережения. Теория инвестиционных решений. Равновесный уровень дохода. Модель «утечка-инъекции».