Ja jūs staigājāt drēbēs, kas izgatavotas no sintētiska auduma, tad ļoti iespējams, ka drīzumā sajutīsiet ne pārāk patīkamas sekas no šādas darbības. Jūsu ķermenis kļūs elektrizēts un kad jūs sveicināsit draugu vai pieskarsities durvju rokturis, jūs sajutīsiet asu strāvas dūrienu.
Tas nav nāvējošs vai bīstams, taču tas nav īpaši patīkami. Ikviens kaut reizi dzīvē ir piedzīvojis ko tādu. Taču bieži vien mēs uzzinām, ka esam elektrificēti, jau no sekām. Vai ir iespējams zināt, ka ķermenis ir elektrificēts kādā patīkamākā veidā par strāvas iesmidzināšanu? Var.
Kas ir elektroskops un elektrometrs?
Vienkāršākā ierīce elektrifikācijas noteikšanai ir elektroskops. Tās darbības princips ir ļoti vienkāršs. Ja pieskaraties elektroskopam ar ķermeni, kuram ir kaut kāds lādiņš, tad šis lādiņš tiks pārnests uz metāla stieni ar ziedlapiņām elektroskopa iekšpusē. Ziedlapiņas iegūs vienas un tās pašas zīmes lādiņu un izklīdīs, viena no otras atvairīt ar vienas zīmes lādiņu. Uz skalas var redzēt lādiņa izmēru piekariņos. Cits elektroskopa veids ir elektrometrs. Ziedlapu vietā uz metāla stieņa tajā ir fiksēta bultiņa. Taču darbības princips ir vienāds – stienis un bulta ir uzlādēti un atgrūž viens otru. Bultas novirzes lielums norāda uz skalas uzlādes līmeni.
Elektriskā lādiņa dalījums
Rodas jautājums - ja lādiņš var būt dažāds, tad ir kaut kāda mazākā lādiņa vērtība, kuru nevar dalīt? Galu galā jūs varat samazināt maksu. Piemēram, savienojot ar vadu uzlādētu un neuzlādētu elektroskopu, lādiņu sadalīsim vienādi, ko redzēsim uz abām skalām. Ar roku izlādējuši vienu elektroskopu, mēs atkal sadalām lādiņu. Un tā tālāk, līdz lādiņa vērtība kļūst mazāka par elektroskopa skalas minimālo sadalījumu. Izmantojot instrumentus smalkākiem mērījumiem, bija iespējams konstatēt, ka sadalījums elektriskais lādiņš nav bezgalīgs. Mazākā lādiņa vērtību apzīmē ar burtu e un sauc elementārais lādiņš. e=0,000000000000000000016 Cl=1,6*(10)^(-19) Cl (Kulons). Šī vērtība ir miljardiem reižu mazāka par lādiņa daudzumu, ko iegūstam, elektrizējot matus ar ķemmi.
Elektriskā lauka būtība
Vēl viens jautājums, kas rodas, pētot elektrifikācijas fenomenu, ir šāds. Lai pārnestu lādiņu, mums tieši jāpieskaras elektrificētajam ķermenim citam ķermenim, bet, lai lādiņš iedarbotos uz citu ķermeni, tiešs kontakts nav nepieciešams. Tātad elektrificēts stikla stienis no attāluma pievelk sev papīra gabalus, tiem nepieskaroties. Varbūt šī pievilcība tiek pārraidīta pa gaisu? Taču eksperimenti liecina, ka bezgaisa telpā pievilcības efekts saglabājas. Kas tad tas ir?
Šī parādība ir izskaidrojama ar eksistenci ap uzlādētiem ķermeņiem noteikta veida lieta - elektriskais lauks. Elektriskajam laukam 8. klases fizikas kursā ir dota šāda definīcija: elektriskais lauks ir īpaša veida matērija, kas atšķiras no matērijas, kas atrodas ap katru elektrisko lādiņu un spēj iedarboties uz citiem lādiņiem. Godīgi sakot, joprojām nav skaidras atbildes, kas tas ir un kādi ir tā cēloņi. Viss, ko mēs zinām par elektrisko lauku un tā ietekmi, ir noteikts empīriski. Taču zinātne virzās uz priekšu, un es gribu ticēt, ka šis jautājums kādreiz tiks atrisināts līdz pilnīgai skaidrībai. Turklāt, lai gan mēs pilnībā neizprotam elektriskā lauka pastāvēšanas būtību, mēs jau esam diezgan labi iemācījušies izmantot šo parādību cilvēces labā.
>>Fizika: Elektroskops Elektriskā lādiņa dalāmība
Nodarbības saturs nodarbības kopsavilkums atbalsta rāmis nodarbības prezentācijas akseleratīvas metodes interaktīvās tehnoloģijas Prakse uzdevumi un vingrinājumi pašpārbaudes darbnīcas, apmācības, lietas, uzdevumi mājasdarbi diskusijas jautājumi retoriski jautājumi no studentiem Ilustrācijas audio, video klipi un multivide fotogrāfijas, attēli, grafika, tabulas, shēmas, humors, anekdotes, joki, komiksi līdzības, teicieni, krustvārdu mīklas, citāti Papildinājumi tēzes raksti mikroshēmas zinātkāriem apkrāptu lapas mācību grāmatas pamata un papildu terminu glosārijs cits Mācību grāmatu un stundu pilnveidošanakļūdu labošana mācību grāmatā Inovācijas elementu fragmenta atjaunošana mācību grāmatā mācību stundā novecojušo zināšanu aizstāšana ar jaunām Tikai skolotājiem ideālas nodarbības kalendārais plāns gadam vadlīnijas diskusiju programmas Integrētās nodarbībasJa jums ir labojumi vai ieteikumi šai nodarbībai,
Šajā nodarbībā aplūkosim jautājumus, kas saistīti ar elektriskā lādiņa dalāmību. Tas ir, apsveriet, cik lielā mērā var sadalīt elektrisko lādiņu. Iepazīsimies arī ar mūsdienās zināmo mazāko elektriskā lādiņa nesēju - ar elektronu. Mēs apsvērsim planētu modelis Rezerforda ierosinātā atoma struktūra, kā arī izprast lādiņu rašanās raksturu dažādos ķermeņos un vielās.
Tēma: Elektriskās parādības
Nodarbība: Elektriskā lādiņa dalāmība. Atoma struktūra
Šī nodarbība ir par elektriskā lādiņa dalāmību. Mums ir jāatbild uz jautājumu, vai ir minimālais elektriskais lādiņš, kā arī jāiepazīstas ar atoma uzbūvi.
Iepriekšējās nodarbībās noskaidrojām elektrisko lādiņu esamību, kā arī to mijiedarbības principus.
Un tagad mēs nonākam pie jautājuma par to, kas ir elektriskais lādiņš. Atbildi zinātnieki neatrada uzreiz. Bija daudz teoriju. Un tikai 19. gadsimta beigās fiziķi nonāca pie galīgās atbildes uz šo no zinātnes viedokļa vissvarīgāko jautājumu.
Pirms tam tika pieņemts, ka ķermeņi tiek uzlādēti īpaša lādēta šķidruma kustības dēļ: domājams, kad tas atstāj ķermeni, tas ir negatīvi uzlādēts, un, kad tas tajā nonāk, tad otrādi. Saskaņā ar citu teoriju ķermeņa iekšienē vienmēr bija divi šķidrumi vienlaikus. Ja viens no tiem iztecēja, tad otrs izrādījās pārāk daudz, kas noveda pie elektriskā lādiņa parādīšanās.
Lai tiktu galā ar elektrisko lādiņu, mums jāatbild uz šādu jautājumu: cik lielā mērā elektrisko lādiņu var sadalīt? Lai saprastu šīs problēmas būtību, apsveriet šādu eksperimentu.
Paņemiet divus neuzlādētus elektrometrus.
Paņemiet arī stikla stieni un berzējiet to uz papīra. Kā mēs jau zinām no iepriekšējām nodarbībām, zizlis iegūs lādiņu.
Tagad ziņosim par lādiņu vienam no elektrometriem ar elektrificētas nūjas palīdzību.
Tagad ņemsim metāla stieni (uz izolēta roktura) un ar to savienosim abu elektrometru lodītes. Kā mēs jau zinām, rezultātā lādiņš tiks sadalīts starp elektrometriem.
Noņemsim lādiņu no otrā elektrometra (atkal mēs jau zinām, kā to izdarīt: vienkārši pieskarieties elektrometra lodei ar pirkstu).
Atkārtosim eksperimentu. Situācija atkārtosies ar vienīgo atšķirību, ka pirmā elektrometra lādiņš ir samazinājies aptuveni 2 reizes (tas ir pārcēlies uz otro elektrometru, no kurienes mēs to "paņēmām").
Un atkal mēs noņemam lādiņu no otrā elektrometra. Un atkal pirmā elektrometra lādiņš samazinājās gandrīz 2 reizes.
Rodas jautājums, cik ilgi mēs varam atkārtot šīs darbības? Elektrometri neļauj mums atbildēt uz šo jautājumu, jo tie ir diezgan neprecīzi instrumenti liela kļūda mērījumos.
Kā fiziķi rīkojās šajā situācijā?
Uz gandrīz vienlaikus un neatkarīgi viens no otra uzdoto jautājumu atbildi sniedza divi zinātnieki - amerikāņu fiziķis R. E. Millikens (1. att.) un krievu fiziķis A. F. Jofs (2. att.), tāpēc viņu eksperimenti tiek saukti tā: Jofa eksperimenti. -Milliken.
Rīsi. 1. R. E. Millikens ()
Rīsi. 2. A. F. Ioff ()
Džofs un Millikens neatkarīgi viens no otra, izmantojot noteiktus instrumentus, spēja noteikt elektrona lādiņu - mazāko daļiņu, kurai var sadalīt elektrisko lādiņu.
Jo īpaši Millikānam izdevās noteikt šīs elementārdaļiņas masu.
19. gadsimta beigās, pateicoties kodolpārveidojumu izpētei, izdevās atklāt daļiņu - elektrons. Tas saņēma šo nosaukumu, jo tam ir minimālais elektriskā lādiņš.
Ioffe-Milliken eksperimentu rezultātā kļuva zināms, ka elektrona masa ir , un tā lādiņš (ko mēs vienojāmies uzskatīt par negatīvu) ir vienāds ar
. Tas ir atzīmēts šādi:
;
Šīs ir mazākās daļiņas, kurām ir elektriskais lādiņš, īpašības. Nebija iespējams nodalīt elektrisko lādiņu uz mazākām vērtībām. Tāpēc elektrona lādiņš ir minimālais elektriskais lādiņš. Visi pārējie lādiņi ir elektrona lādiņa daudzkārtņi (tas ir, tie tiek dalīti ar to bez atlikuma). Tas nozīmē, ka, piemēram, maksa nevar būt vienāda ar .
Kā maksas vienības apzīmējumu esam norādījuši "Cl" - Kulons. Šī mērvienība ir nosaukta franču zinātnieka Šarla Kulona vārdā (3. att.), kurš atvasināja likumu par elektrisko lādiņu mijiedarbību. Kulons parādīja, ka jo lielāks ir attālums starp lādiņiem, jo mazāks ir to mijiedarbības spēks un jo lielāks ir lādiņu lieluma modulis, jo lielāks šis spēks.
Rīsi. 3. Kārļa kulons ()
Mēs atzīmējam svarīgu faktu: gan elektrona lādiņš, gan masa ir ārkārtīgi mazi (protams, salīdzinoši).
Ir arī svarīgi atcerēties, ka elektriskais lādiņš neeksistē atsevišķi no matērijas. Ja nav daļiņas, nav arī lādiņa. Iespējama pretēja situācija: daļiņa var būt neuzlādēta, tas ir, tā var pastāvēt bez lādiņa, bet lādiņš bez daļiņas nevar nekad.
Nākamais solis elektrisko lādiņu izpētē bija saprast, kā elektriskie lādiņi atrodas matērijā. Mēs zinām, ka visi ķermeņi sastāv no atomiem un molekulām. No tā mēs varam secināt, ka elektrons ir kaut kādā veidā saistīts ar atomu.
Ir bijušas daudzas teorijas par to, kas ir atoms. Daži zinātnieki uzskatīja, ka tas atgādina bulciņu ar rozīnēm () Att. 4.
Rīsi. 4. Tomsona atoma modelis () ()
T.i., pozitīvs lādiņš ir pats rullis, un rozīnes ir elektroni. Tāpēc atomam nav lādiņa (kā tam vajadzētu būt, jo, ja viela nav elektrificēta, tad tai nav lādiņa).
Citi zinātnieki uzskatīja, ka atoms atgādina riekstu: ir apvalks, kura iekšpusē atrodas pozitīvi un negatīvi lādētas daļiņas (5. att.).
Rīsi. 5. Ilustrācija atoma modelim rieksta formā ()
Kopumā bija daudz teoriju, no kurām katra izskaidroja noteiktas tajā laikā zināmās atoma īpašības.
Visbeidzot angļu zinātnieks Ernests Raterfords (6. att.) veica eksperimentu, kas ļāva noskaidrot, kā patiesībā ir izkārtojies atoms.
Rīsi. 6. E. Rezerfords ()
Ar toreiz atklāto radioaktivitātes īpašību palīdzību viņam izdevās noteikt, ka atoms ir sava veida planētu sistēma. Kā zināms, centrā Saules sistēma Saule atrodas ap kuru planētas riņķo orbītā. Rezerfords ierosināja tādu pašu modeli atomam (7. att.).
Masīvs, pozitīvi lādēts kodols atrodas atoma centrā, un elektroni pārvietojas savās orbītās ap kodolu. Šajā gadījumā elektronu ātrums ir ļoti liels.
Kopumā no eksperimentiem izrietēja, ka atoms ir elektriski neitrāls, un visas ķermeņa lādiņa izmaiņas nodrošina elektronu kustība. Tas ir, ja mūsu eksperimentos ķermeņi ieguva lādiņu, tad tas nav saistīts ar pozitīvi lādētu kodolu, bet gan ar negatīvi lādētu elektronu kustību. Ja elektroni “atstāj” ķermeni, tad ķermenis tiek uzlādēts pozitīvi (jo tie “izgāja” negatīvi), un, ja, gluži pretēji, elektroni “nāk” uz ķermeni, tad ķermenis tiek uzlādēts negatīvi.
Rīsi. 7. Rezerforda atoma modelis ()
Sīkāk aplūkosim Rutherforda piedāvāto atomu struktūras shēmu, izmantojot hēlija un ūdeņraža atomu piemēru.
1.Hēlija atoma struktūras diagramma
Hēlija atoms sastāv no kodola, kurā ir 2 pozitīvi lādētas daļiņas. (protoni) un 2 neitrāli lādētas daļiņas (neitroni), neitronu lādiņš ir 0 (8. att.). Ap atomu savās orbītās pārvietojas 2 elektroni.
Kopumā atoma lādiņš ir 0.
Ja no šī atoma noņemsim vienu no elektroniem, tad atoms kļūs pozitīvi lādēts jons. Ja, gluži pretēji, pievienojam elektronu, mēs iegūstam negatīvi lādēts jons.
Rīsi. 8. Hēlija atoms ()
2.Ūdeņraža atoma uzbūves shēma
Ūdeņradis ir vienkāršākais elements savā struktūrā. Kodols sastāv tikai no viena protona, un viens elektrons griežas ap kodolu. Ūdeņraža atoms arī parasti ir elektriski neitrāls (9. att.).
Rīsi. 9. Ūdeņraža atoms ()
Sakot, ka ķermenim (vielai) nav lādiņa, mēs nenozīmējam, ka ķermeņa (vielas) iekšpusē nav elektronu. Tie pastāv, bet to lādiņu kompensē pozitīvi lādētas daļiņas. Ja ķermenis iegūst lādiņu, tas nozīmē, ka elektroni “atnāca” vai “izgāja” no ķermeņa.
Par Rezerforda eksperimentiem sīkāk parunāsim vidusskolā. Pats Rezerfords uzskatīja, ka eksperimentiem jābūt vienkāršiem, skaidriem un visiem saprotamiem.
Tomēr ir diezgan grūti izskaidrot atoma struktūru. Jo īpaši mums ir jāatbild uz sarežģītu jautājumu: kāpēc negatīvi lādētie elektroni netiek piesaistīti pozitīvi lādētiem kodola protoniem un neietilpst kodolā.
Nākamajā nodarbībā iepazīsimies ar dažu elektrisko parādību skaidrojumu.
Bibliogrāfija
- Gendenšteins L.E., Kaidalovs A.B., Koževņikovs V.B. Fizika 8 / Red. Orlova V.A., Roizena I.I. - M.: Mnemosyne.
- Peryshkin A. V. Fizika 8. - M .: Bustard, 2010.
- Fadejeva A. A., Zasovs A. V., Kiseļevs D. F. Fizika 8. - M .: Izglītība.
- Pedagoģisko ideju festivāls Publiskā nodarbība» ().
- Nodarbības ().
Mājasdarbs
- 29.-30.lpp., 1.-4.jautājums - 68.lpp., 1.-5.jautājums - 69.lpp., bij. 11. Peryshkin A. V. Fizika 8. - M .: Bustard, 2010.
- Nātrija atoma kodolā ir 11 protoni. Cik elektronu griežas ap kodolu? Par ko kļūs nātrija atoms, ja tas zaudēs vienu elektronu?
- Kuram ir lielāka masa: litija atomam vai pozitīvajam litija jonam? Hlora atoms vai negatīvs hlora jons?
- Par ko pārvērtīsies nātrija atoms, ja no tā kodola “izņems” vienu protonu, nemainot elektronu skaitu?
Priekšskatījums:
Basirovs Ilsurs Minniakhmetovičs
Fizikas skolotājs
MBOU "Izluchinskaya OSSHUIOP №1"
pilsēta Izlučinska, Ņižņevartovskas rajons,
KhMAO-Yugra, Tjumeņas apgabals.
Fizikas stunda 8. klasē par tēmu:
Elektriskā lādiņa dalāmība. Elektrons. Atomu uzbūve"
Nodarbības mērķis:
Izglītības:Pārliecināt studentus par elektriskā lādiņa dalāmību. Sniedziet priekšstatu par elektronu kā daļiņu ar mazāko elektrisko lādiņu. Iepazīstināt studentus ar atoma uzbūvi, atoma planetāro modeli pēc Tomsona un Raterforda.
Attīstās: sistematizēt un vispārināt skolēnu zināšanas par jēdzienu "elektriskais lādiņš", "gravitācija";
attīstīt uzmanību un zinātkāri, veicot eksperimentus jauna materiāla skaidrošanā;
veidot spēju izskaidrot dabā notiekošās apkārtējās parādības.
Izglītības: attīstīt stabilu uzmanību, skaidrojot jaunu teorētisko materiālu; attīstīties pareiza runa, izmantojot fiziskos terminus; sasniegt augstu aktivitāti un klases organizāciju.
Demonstrācijas:
- Elektriskā lādiņa dalāmība.
- Lādiņa pārnešana no uzlādēta elektroskopa uz neuzlādētu, izmantojot izmēģinājuma lodi.
- Atoma planetārais modelis pēc Rutherforda (1C: fizikas pasniedzējs).
- Tabula " Periodiskā sistēma ķīmiskie elementi Mendeļejevs".
- Nodarbību pavada prezentācija"Elektrons. Elektriskā lādiņa struktūra.
Nodarbības plāns:
- Laika organizēšana;
- Apgūstamā materiāla atkārtošana;
- Jauna materiāla apgūšana;
- Apgūstamā materiāla konsolidācija;
- Mājasdarbs.
Nodarbību laikā:
- Laika organizēšana.
Sveiki puiši! Šodien es jums pasniegšu fizikas stundu. Mani sauc Ilsurs Minniakhmetovičs, es šodien esmu jūsu rīcībā. Es domāju, ka mēs strādāsim kopā! Man nav jābaidās un arī visiem pārējiem. Nodarbības beigās katrs saņems savas atzīmes. Un, kā redzat, šeit ir pulcējušies tikai cienīgie! Tātad... Sāksim visi.
- Izpētītā materiāla atkārtošana.
Pārskatīsim to, ko iemācījāmies iepriekšējā nodarbībā. Padarīsim nelielu mājasdarbu. Es izsniegšu jums kartītes un jūsu piezīmju grāmatiņās pārbaudes darbam izpildiet šādus uzdevumus. Jums ir 3 minūtes.
1. iespēja
- Kā objekti ar pretēju lādiņu mijiedarbojas viens ar otru? Sniedziet piemērus.
- Kā divi stikla stieņi, kas berzēti ar zīdu, mijiedarbojas viens ar otru?
2. iespēja
- Vai elektrifikācijas laikā ar berzi var uzlādēt tikai vienu no saskarē esošajiem ķermeņiem? Pamato atbildi.
- Negatīvi lādēts ķermenis piesaista uz vītnes piekārtu lodi, un pozitīvi lādēts ķermenis to atgrūž. Vai var teikt, ka bumba ir uzlādēta? Ja jā, kāda ir apsūdzības pazīme?
III. Jauna materiāla apgūšana.
Jauna materiāla prezentācijas plāns:
- Elektriskā lādiņa dalāmība;
- elektrons;
- Atomu modeļi, kas pastāvēja iepriekš XIX sākums iekšā;
- Rezerforda eksperimenti;
- Rezerforda atoma kodolmodelis.
Uz tāfeles uzrakstiet tēmu: Elektriskā lādiņa dalāmība. Elektrons. Atoma struktūraPrezentācija (elektronu. Elektriskā lādiņa struktūra.ppt)
- Elektriskā lādiņa dalāmība. Pieredzes demonstrējums: Ņemsim divus elektroskopus, no kuriem vienu uzlādēsim ar uz vilnas nēsātu ebonīta kociņu, abus elektroskopus savienosim ar vadu.
Demonstrējot lādiņa pārnešanas pieredzi no uzlādēta elektroskopa uz neuzlādētu, jautājums klasei ir šāds:
Vai jūs domājat, ka elektrisko lādiņu var dalīt bezgalīgi? (Ir uzklausīti skolēnu minējumi.)
Rodas jautājumi: cik ilgi var saspiest sākotnējo lādiņu? Vai šādam sadalījumam ir kāds ierobežojums? Skolas elektrometri nav īpaši jutīgi instrumenti. Diezgan drīz to lādiņš samazināsies tik ļoti, ka elektrometrs to vairs nefiksēs. Lai atbildētu uz šiem jautājumiem, ir jāveic sarežģītāki un precīzāki eksperimenti. Tos vadīja divi fiziķi: krievu zinātnieks Ābrams Fedorovičs Jofs un amerikāņu zinātnieks Roberts Millikens.
Pētot elektriskā lauka darbību uz mazākajiem lādētajiem cinka putekļu graudiņiem, ko varēja novērot tikai caur mikroskopu, viņš atklāja ļoti svarīgu modeli: putekļu graudu lādiņš mainījās tikai veselu skaitu reižu (2, 3, 4 utt.) no dažām tās mazākajām vērtībām. Šo rezultātu var izskaidrot tikai šādi: tikai mazākais lādiņš (vai vesels šādu lādiņu skaits) ir pievienots vai atdalīts no cinka grauda.
Jautājums klasei:
Tātad, vai ķermeņu vai daļiņu lādiņš var būt 1,5 reizes lielāks vai mazāks par mazāko lādiņu?
- Elektrons. No šīs pieredzes tika secināts, ka dabā ir daļiņa, kurai ir mazākais lādiņš, kas vairs nedalās. Šo daļiņu sauc elektrons .
Elektronam ir masa un enerģija. Elektronu masa ir 9,1 10-31 kg. Maksa parasti tiek apzīmēta ar burtu q . Elektriskā lādiņa vienība ir viena kulons (apzīmē ar 1 C).Šī vienība ir nosaukta franču fiziķa Čārlza Kulona vārdā, kurš atklāja elektriski lādētu ķermeņu mijiedarbības pamatlikumu.
Elektronu lādiņa vērtību noteica amerikāņu zinātnieks Roberts Millikens. Viņš atklāja, ka elektronam ir negatīvs lādiņš, kas vienāds ar 1,6 * 10-19 Cl.
Mēs zinām, ka visi ķermeņi sastāv no molekulām, bet molekulas - no atomiem. Tātad atoma iekšpusē ir elektrons. Viņam kaut kur jābūt! Un, ja atoma iekšpusē ir elektrons, tad kāds būs atoma lādiņš? Pareizi negatīvs. Vai tas ir iespējams??? Un mēs esam noskaidrojuši, ka ir divu veidu lādiņi - negatīvs un pozitīvs. Un tajā pašā laikā līdzīgi lādiņi viens otru atgrūž un atšķirībā no lādiņiem piesaista. Tātad, ja atomam ir negatīvs lādiņš, kas notiks? Pareizi, visi atomi viens otru atgrūdīs! Tādas molekulārā struktūra nebija! Un atoms ir jāuzlādē. Nē. Tātad, kā jūs domājat, atoma iekšpusē sēž tikai viens elektrons? Pareizi, nē! Katrai darbībai ir reakcija. Negatīvam lādiņam ir pozitīvs pretdarbības lādiņš. Un ar ko jābūt vienādam pozitīvajam lādiņam, lai kopējais atoms būtu neitrāls, tas ir, tam nebūtu lādiņa? Pareizi, pozitīvās daļiņas lādiņam jābūt vienādam ar +1,6 * 10-19 Cl. Un ja tā, tad mums viss der! Taisnība? Cik interesants ir atoms?
- Atomu modeļi, kas pastāvēja pirms 19. gadsimta sākuma.Gadsimta sākumā fizikā bija ļoti dažādas un bieži vien fantastiskas idejas par atoma uzbūvi.
Piemēram, Minhenes Universitātes rektors Ferdinands Lindemans 1905. gadā paziņoja, ka "skābekļa atomam ir gredzena forma, bet sēra atomam ir kūkas forma".
Turpināja dzīvot lorda Kelvina teorija par "virpuļa atomu", saskaņā ar kuru atoms ir sakārtots kā dūmu gredzeni, kas izplūst no pieredzējuša smēķētāja mutes.
Taču lielākā daļa fiziķu sliecās domāt, ka Dž.Dž. Tomsonam bija taisnība: atoms ir vienmērīgi pozitīvi lādēta bumbiņa, kuras diametrs ir 10-8 cm, kurā peld negatīvie elektroni, kuru izmēri ir 10-11 pats Tomsons nebija sajūsmā par savu modeli.
Džons Stounijs 1891. gadā ierosināja, ka elektroni pārvietojas ap atomu, piemēram, planētu pavadoņi. Japāņu fiziķis Hantaro Nasaoka 1903. gadā teica, ka atoms ir sava veida sarežģīta astronomiskā sistēma, piemēram, Saturna gredzens.
Jautājumu par atoma uzbūvi pētīja arī krievu fiziķi: Pjotrs Nikolajevičs Ļebedevs un slavenais populistu zinātnieks Nikolajs Morozovs.
Neviens no planētas atoma idejas atbalstītājiem to nevarēja apstiprināt ar pieredzi. Ernests Raterfords izveidoja šādu eksperimentu 1909. gadā.
- Rezerforda pieredze . Angļu fiziķis Ernests Raterfords, pēta
radioaktīvo vielu starojums, Īpaša uzmanība piešķirts starojumam,
sastāv no pozitīvi lādētām daļiņām, ko sauc
alfa daļiņas. Viņš atklāja, ka katra a-daļiņa, kas nokrīt uz cinka sulfīda ekrāna, izraisa gaismas uzplaiksnījumu. Pieredzējis izkliedi zeltainā krāsā
folija, un - daļiņas trāpīja, tad uz ekrāna un reģistrētas, izmantojot
mikroskopu.
Saskaņā ar Tomsona atoma modeli a-daļiņām būtu brīvi jāiziet cauri zelta atomiem, un tikai atsevišķas a-daļiņas varētu nedaudz novirzīties elektrona elektriskajā laukā. Tāpēc bija sagaidāms, ka a-daļiņu stars, izejot cauri plānai folijai, nedaudz izkliedēsies nelielos leņķos. Šāda maza leņķa izkliede patiešām tika novērota, taču pavisam negaidīti izrādījās, ka uz zelta folijas, kuras biezums ir tikai 4 10, aptuveni viena a-daļiņa no 20 000.-5 redz, atgriežas avota virzienā.
Razerfordam bija vajadzīgi vairāki gadi, lai beidzot saprastu tik negaidītu a-daļiņu izkliedi lielā leņķī. Viņš nonāca pie secinājuma, ka atoma pozitīvais lādiņš ir koncentrēts ļoti mazā tilpumā atoma centrā, nevis sadalīts pa visu atomu, kā tas ir Tomsona modelī.
- Rezerforda atoma kodolmodelis. Rezerfords ierosināja atoma kodola ("planētu") modeli:
Jebkura elementa atomi sastāv no pozitīvi lādētas daļas, ko sauc kodoli;
Kodols satur pozitīvi uzlādētu elementārdaļiņas - protoni (vēlāk tika konstatēts, ka neitrāls neitroni)
Elektroni riņķo ap kodolu, veidojot t.selektroniskais apvalks.
IV Apgūstamā konsolidācija (prezentācija):
- Vai elektrisko lādiņu var sadalīt bezgalīgi? Vai elektriskajam lādiņam ir dalāmības robeža?
- Kā sauc daļiņu ar mazāko lādiņu? Ko jūs zināt par elektrona lādiņu un masu?
- Kādas daļiņas veido kodolu?
- Kā veidojas pozitīvie un negatīvie joni?
- Aprēķiniet protonu, neitronu un elektronu skaitu nātrija atomā.
- Viens elektrons ir atdalīts no hēlija atoma. Kāds ir atlikušās daļiņas nosaukums? Kāda ir tā maksa?
- Periodiskās tabulas izskatīšana. (Mendeļejeva D.I. Mendeļejeva ķīmisko elementu periodiskā sistēma.html)
V Mājasdarbs
- §29.30 mācību grāmata; atbildiet uz rindkopas jautājumiem.
2. 11. uzdevums Nr.1.2.
Skolotāju materiāls
Roberts Andruss Millikens (1868-1953)
Piedāvājam mācīt fiziku sagatavošanas skola Ohaio pārsteidza Millikanu. No vienas puses, papildu peļņa nešķita lieka, no otras puses, viņa zināšanas fizikas jomā bija ļoti niecīgas. Taču priekšlikums tika pieņemts, un no 1891. līdz 1893.g. Millikens mācīja fiziku, aizpildot robus savās zināšanās no mācību grāmatām. Aberdīnas koledža viņam par šo kursu piešķīra maģistra grādu, un vadības atsūtītās kursa piezīmes King's College atnesa Millikānam stipendiju, pateicoties kurai Roberts varēja turpināt izglītību.
Vienu vasaru viņš pavadīja Čikāgas Universitātē kopā ar Albertu Miķelsonu, kas ir pazinējs fiziskais eksperiments. Pēc tam Millikans beidzot nolēma kļūt par fiziķi. Pēc disertācijas aizstāvēšanas fizikas filozofijas doktora grāda iegūšanai Millikans devās uz Eiropu. Pēc ceļojuma uz Ameriku Roberts kļuva par Miķelsona asistentu un strādāja Čikāgas Universitātē. Toreiz viņš radīja pirmās amerikāņu fizikas mācību grāmatas vidusskolām un koledžām.
Drīz Millikanu aizrāva interesantākā, bet ārkārtīgi sarežģītākā elektrona lādiņa noteikšanas problēma, ko 1897. gadā atklāja angļu fiziķis Džozefs Džons Tomsons (1856-1940), kurš spēja atrast tikai šī lādiņa attiecību. daļiņa līdz tās masai.
Pēc tam, kad tika uzbūvēts spēcīgs akumulators, lai radītu spēcīgu elektrisko lauku, Millikan izstrādāja "uzlādētā piliena" metodi. Viņam izdevās "suspendēt" dažus eļļas pilienus starp kondensatora tinumiem un noturēt tos 45 s līdz pilnīgai iztvaikošanai.
1909. gadā Millikāns konstatēja, ka piliena lādiņš ir vienāds ar tādu pašu vērtību e - elektrona lādiņš. Millikanam par viņa pakalpojumiem tika piešķirta Nobela prēmija.
Ābrams Fjodorovičs Jofs (1880-1960)
Grūti iedomāties kādu zinātnieku, kurš spēlētu organizācijā sadzīves zinātne nozīmīgāka loma nekā akadēmiķim Ioffam. Viņš izveidoja skolu, kas ir atbilstoša tajā esošajām skolām dažādi gadi radīja N. Borns un E. Rezerfords. Viņi izaudzināja vairākas paaudzes krievu fiziķi XX gs., tostarp tādi gaismekļi kā P. Kapica, I. Semenovs, I. Kurčatovs, A. Aleksandrovs. Pilnīgi pareizi oficiālajās publikācijās viņš tika saukts par "padomju fizikas tēvu".
Ābrams Fedorovičs dzimis 1880. gada 29. oktobrī Romnijas pilsētā, Poltavas provincē. 1897. gadā pēc Romenska reālskolas beigšanas iestājās Sanktpēterburgas Tehnoloģiju institūtā. Saņēmis inženiera tehnologa diplomu, jauneklis nolemj turpināt izglītību un 1901. gadā dodas gūt pieredzi eksperimentu iekārtošanā pie V. Rentgena uz Minheni. Rentgena laboratorija viņu pārsteidza. Eksperimenti, ko viņš tur veic, ir veiksmīgi, un rezultāti ir tik iespaidīgi, ka Ābrams Jofs tiek aizkavēts Minhenē līdz 1908. gadam, lai gan sākotnēji viņš plānoja trenēties vienu gadu. Iztika viņam dod asistenta darbu Fizikas katedrā.
Atgriežoties dzimtenē, Ābrams Jofs sāk savu karjeru kā vecākais laborants Sanktpēterburgas Politehniskajā institūtā. Deviņus gadus viņš vispirms aizstāvēja maģistra un pēc tam doktora disertāciju. 1913.-1915.gadā. jauno pētnieku ievēl par fizikas profesoru, paralēli mācībām Politehniskajā institūtā, periodiski lasa lekcijas Kalnrūpniecības institūtā fizikā. Paralēli viņš nodarbojas ar zinātnisko darbu.
Tieši viņa vadībā tika izveidots slavenais Fizikas un tehnoloģiju institūts.
Lielākā daļa 20. gadsimta krievu fiziķu, kuri tieši vai netieši atstāja savas pēdas šajā zinātnē, ir Jofa skolēni vai viņa studentu studenti. Pateicoties savai neparastajai sabiedriskumam un atvērtībai, Ābrams Fedorovičs bija draudzīgos sakaros ar daudziem pasaules spīdekļiem. Tā, piemēram, anglis D. Čadviks, vēlāk Nobela prēmijas laureāts, atklājis neitronu 1932. gadā, telegrāfa par to Iofam.
Ābrams Fedorovičs rakstīja brīnišķīgus memuārus par savām daudzajām tikšanās reizēm ar ārvalstu kolēģiem, kuras diemžēl tika publicētas pēc viņa nāves.
Akadēmiķis Jofs nomira 1960. gada 14. oktobrī. Sociālistiskā darba varonis, ordeņa nesējs, daudzu pasaules valstu Zinātņu akadēmijas un Fizisko biedrību goda biedrs Ābrams Jofs, pirmkārt, bija skolotājs ar lielo burtu.
Ernests Rezerfords
Ernests dzimis 1871. gada 30. augustā netālu no Nelsonas pilsētas (Jaunzēlande) migranta no Skotijas ģimenē. Ernests bija ceturtais no 12 bērniem. Māte strādāja par lauku skolotāju. Mans tēvs organizēja kokapstrādes uzņēmumu. Tēva vadībā zēns saņēma laba apmācība strādāt darbnīcā, kas viņam vēlāk palīdzēja zinātniskā aprīkojuma projektēšanā un būvniecībā. Pēc skolas beigšanas Havelokā, kur tolaik dzīvoja ģimene, viņš saņēma stipendiju izglītības turpināšanai Nelsona koledžā, kur iestājās 1887. gadā. Koledžā viņu ļoti ietekmēja skolotāji: fizikas, ķīmijas un matemātika.
Viņa maģistra darbs bija saistīts ar augstfrekvences viļņu noteikšanu.
1891. gadā Ernests, būdams 2. kursa students, runāja aplī ar referātu "Elementu evolūcija". Referāta nosaukums pārsteidza visus klausītājus. Viņš norādīja, ka visi atomi ir sarežģītas vielas un ir veidotas no viena un tā paša sastāvdaļas. Lielākā daļa apļa dalībnieku uzskatīja, ka ziņojumā nav veselā saprāta. Bet pēc 12 gadiem jaunajam zinātniekam jau bija pirmie neapgāžamie eksperimentālie pierādījumi.
1903. gadā viņu ievēlēja par Londonas Karaliskās biedrības locekli, un 1907. gadā Ernests atgriezās Anglijā un ieņēma profesora amatu Mančestras Universitātes Fizikas katedrā. Universitātē Rezerfords kopā ar Geigeru uzsāka darbu pie A-daļiņu skaitīšanas, izmantojot scintilācijas metodi. 1908. gadā Raterfords kļūst Nobela prēmijas laureāts radioaktīvo elementu izpētei.
No 1925.-1930 Ernests Raterfords - Karaliskās biedrības prezidents, un 1931. gadā saņēma barona titulu un kļuva par lordu. Rezerforda skola kļūst par lielāko Mančestrā.
1937. gada 19. oktobrī Ernests Raterfords nomira. Viņa nāve bija milzīgs zaudējums zinātnei.
“Līdz ar Ernesta nāvi, ceļš vienam no izcilākie cilvēki kas strādāja zinātnē. Rezerforda bezgalīgais entuziasms un nenogurstošā uzdrīkstēšanās noveda viņu no atklājuma pie atklājuma,” par Ernestu stāstīja N.Bors.