Физика · конспекты
★0
Физика › 8 класс › Электрические явления

Тема 29Делимость заряда. Электрон

★★★
Термины темы — найди их в тексте:ЭлектронпереходятАбрам Фёдорович ИоффеРоберт МилликенпорциямиДж. Дж. Томсономэлементарным зарядомотрицательноизбытокположительнонедостаёт

Атомы и молекулы электрически нейтральны. Тело тоже нейтрально, если в нём поровну положительных и отрицательных зарядов. При электризации заряды переходят с одного тела на другое.

При трении заряды переходят с одного тела на другое
При трении заряды переходят с одного тела на другое Иллюстрация: light-fizika.ru

Можно ли делить заряд бесконечно?

Опыт

Заряженный электрометр соединяют металлическим стержнем с таким же незаряженным. Заряд делится поровну — на каждом по 12\tfrac12. Разряжают второй и повторяют — на первом остаётся 14\tfrac14 заряда, потом 18\tfrac18…

Заряд делится между одинаковыми электрометрами поровну
Заряд делится между одинаковыми электрометрами поровну Иллюстрация: light-fizika.ru

В 1910–1911 гг. советский физик Абрам Фёдорович Иоффе и американский физик Роберт Милликен в точных опытах показали: заряд меняется только порциями. Существует наименьший, далее неделимый заряд.

А. Ф. Иоффе и Р. МилликенА. Ф. Иоффе и Р. Милликен
А. Ф. Иоффе и Р. Милликен Иллюстрация: light-fizika.ru

Электрон

Определение

Электрон — частица с наименьшим по модулю отрицательным зарядом. Открыт в 1897 г. английским физиком Дж. Дж. Томсоном.

Томсон открыл электрон, изучая лучи в электронно-лучевой трубке
Томсон открыл электрон, изучая лучи в электронно-лучевой трубке Иллюстрация: light-fizika.ru
ВеличинаЗначение
Заряд электронаqe=−1,6⋅10−19q_e=-1{,}6\cdot10^{-19} Кл
Масса электронаme=9,1⋅10−31m_e=9{,}1\cdot10^{-31} кг

Модуль заряда электрона называют элементарным зарядом e=1,6⋅10−19e=1{,}6\cdot10^{-19} Кл. Заряд любого тела кратен ему:

q=±N e,N=1,2,3,…q=\pm N\,e,\qquad N=1,2,3,\dots
Запомни

Тело заряжено отрицательно, если в нём избыток электронов, и положительно, если электронов недостаёт.

Электроны движутся вокруг ядра атома
Электроны движутся вокруг ядра атома Иллюстрация: light-fizika.ru
Образ для запоминания

Заряд — как деньги мелкими монетами: нельзя заплатить «полкопейки». Самая маленькая «монета» — заряд электрона 1,6⋅10−191{,}6\cdot10^{-19} Кл. Любой заряд — целое число таких монет.

⚗ Мини-опыт

Зарядите левый электрометр, соедините его металлическим стержнем с незаряженным и разъедините. Какая часть заряда осталась? Разрядите правый и повторите. Можно ли делить заряд бесконечно?

▶ Симуляция PhET

Соберите атом водорода: один протон и один электрон. Добавьте ещё один электрон — каким стал заряд? Заряд меняется «порциями», равными заряду электрона.

Строение атомаОткрыть ↗

Симуляция: PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, лицензия CC BY-NC 4.0 (phet.colorado.edu); русский перевод интерфейса.

? Проверь себя

Ответь, не подглядывая в конспект: вспоминать — лучший способ запомнить.

1Чему равен заряд электрона?
9,1⋅10−319{,}1\cdot10^{-31} — это масса электрона в килограммах.
2Тело заряжено отрицательно. Что это значит?
Электроны несут отрицательный заряд.
3Может ли заряд тела быть равен 0,8⋅10−190{,}8\cdot10^{-19} Кл?
Любой заряд кратен e=1,6⋅10−19e=1{,}6\cdot10^{-19} Кл.

✎ Задачи

А Уровень А по образцу: одна формула, один шаг

  1. Чему равен заряд электрона?

    Ответ

    −1,6⋅10−19-1{,}6\cdot10^{-19} Кл.

    Как получилось?

  2. Тело получило 101010^{10} лишних электронов. Каков его заряд?

    Ответ

    q=−1010⋅1,6⋅10−19=−1,6⋅10−9q=-10^{10}\cdot1{,}6\cdot10^{-19}=-1{,}6\cdot10^{-9} Кл.

    Как получилось?

  3. Заряд тела +3,2⋅10−19+3{,}2\cdot10^{-19} Кл. Сколько электронов ему не хватает?

    Ответ

    N=3,2⋅10−191,6⋅10−19=2N=\dfrac{3{,}2\cdot10^{-19}}{1{,}6\cdot10^{-19}}=2.

    Как получилось?

  4. Кто и когда открыл электрон?

    Ответ

    Дж. Дж. Томсон, 1897 г.

    Как получилось?

  5. Тело потеряло 5 электронов. Каким стал его заряд?

    Ответ

    q=+5⋅1,6⋅10−19=+8⋅10−19q=+5\cdot1{,}6\cdot10^{-19}=+8\cdot10^{-19} Кл.

    Как получилось?

Б Уровень Б сам: несколько шагов, перевод единиц

  1. Заряженный электрометр соединили с таким же незаряженным и разъединили, потом второй разрядили и повторили ещё раз. Какая часть заряда осталась на первом?

    Ответ

    12⋅12=14\tfrac12\cdot\tfrac12=\tfrac14.

    Как получилось?

  2. Сколько электронов составляют заряд −1-1 Кл?

    Ответ

    N=11,6⋅10−19=6,25⋅1018N=\dfrac{1}{1{,}6\cdot10^{-19}}=6{,}25\cdot10^{18}.

    Как получилось?

  3. На сколько увеличилась масса тела, получившего заряд −1,6⋅10−6-1{,}6\cdot10^{-6} Кл?

    Ответ

    N=1013N=10^{13} электронов; Δm=1013⋅9,1⋅10−31=9,1⋅10−18\Delta m=10^{13}\cdot9{,}1\cdot10^{-31}=9{,}1\cdot10^{-18} кг.

    Как получилось?

↻ Закрепи

Карточки терминов

Нажми на карточку — она перевернётся. «Знаю» — карточка вернётся на повторение позже (через сутки, неделю, месяц), «Повторить» — скоро снова.

Электрон
Частица с наименьшим отрицательным зарядом. Открыт Дж. Дж. Томсоном в 1897 г.
Заряд электрона
−1,6⋅10−19-1{,}6\cdot10^{-19} Кл
Масса электрона
9,1⋅10−319{,}1\cdot10^{-31} кг
Элементарный заряд
e=1,6⋅10−19e=1{,}6\cdot10^{-19} Кл; любой заряд q=±Neq=\pm Ne.

Экспресс-карта

Возьми лист и за 3 минуты нарисуй по памяти карту темы: в центре — тема, ветви — главные идеи, на ветвях — термины. Потом сравни.