ELEKTRYZOWANIE

CIAŁ

ZASADA ZACHOWANIA ŁADUNKU

Autorzy:Gabriela Jaromin

Martyna AndreewJustyna Kramarczyk

Daria ChmielArkadiusz Koziarz

KL. II BCH

KILKA SŁÓW O HISTORII…

Elektrostatyka jest to dział fizyki zajmujący się

oddziaływaniami i właściwościami ładunków

elektrycznych pozostających w stanie

spoczynku.

Nazwa elektryczność pochodzi od słowa

elektron, które w języku greckim oznacza

bursztyn. Niezwykłe właściwości bursztynu

odkrył w VI w p.n.e. grecki filozof Tales z

Miletu. Zauważył on, że potarty wełną bursztyn

przyciąga lekkie ciała. Ponad 2000 lat później,

angielski fizyk William Gilbert stwierdził, że

także inne ciała zachowują się jak bursztyn

kiedy je potrzemy.

MATERIA

Materia jest to wszytko, co posiada masę. Jest ona zbudowana z atomów, które

składają się z cząsteczek elementarnych:

neutronów, protonów i elektronów.

Elektrony krążą wokół jądra. Pomiędzy jądrem a elektronami działa siła

elektrostatycznego przyciągania. Elektrony są niejednakowo oddalone od jądra.

Atom jest obojętny elektrycznie, bo liczba elektronów i protonów jest taka sama.

Atomy różnych pierwiastków różnią się między sobą właśnie liczbą protonów i

elektronów.

ŁADUNKI ELEKTRYCZNE

Istnieją dwa rodzaje ładunku elektrycznego:

ładunek dodatni

ładunek ujemny

Ładunki elektryczne oddziaływują na siebie wzajemnie. Rodzaj tego oddziaływania

(przyciąganie lub odpychanie) zależy od znaku oddziaływujących na siebie

ładunków.

• Przyciąganie będzie występowało wtedy, gdy ładunki mają przeciwne znaki

(ładunki różnoimienne).

• Odpychanie będzie występować wtedy, gdy ładunki mają te same znaki

(ładunki jednoimienne).

Ciała, w których znajdują się te same ilości protonów i elektronów (które się

wzajemnie zobojętniają), są elektrycznie obojętne. Jeżeli ciało jest

naelektryzowane, oznacza to, że nastąpiło zachwianie równowagi pomiędzy

ilością ładunków poszczególnych elektronów.

Jednostką ładunku elektrycznego jest kulomb.

Prawo Coulomba - podstawowe prawo elektrostatyki ogłoszone w 1785 roku

przez Charlesa Coulomba. Głosi, że siła wzajemnego oddziaływania dwóch

punktowych ładunków elektrycznych jest wprost proporcjonalna do iloczynu

ładunków i odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości między ich

środkami.

Wynika to z tego, że im większy ładunek będą miały punktowe ciała, tym między

nimi będzie większa siła; także im większa odległość będzie między nimi, tym

mniejsza będzie między nimi.

gdzie:

q i q – wartości ładunków obu kulek

r – odległość ich ośrodków

k – stała charakteryzująca ośrodek

ELEKTRYZOWANIE CIAŁ:to proces przekazywania im ładunku. Polega on na dodaniu, lub odebraniu

elektronów z tego ciała. Wyróżniamy trzy sposoby elektryzowania:

1. Elektryzowanie przez pocieranie.

Elektryzowanie przez pocieranie polega na przejściu elektronów z jednego ciała

na drugie. To ciało, które traci elektrony, elektryzuje się dodatnio, a drugie

ujemnie. Całkowity ładunek układu ciał nie zmienia się.

2. Elektryzowanie przez dotyk.

Elektryzowanie ciała może nastąpić również przez dotknięcie tego ciała innym ciałem

naelektryzowanym. W układzie ciało naelektryzowane – ciało elektryzowane następuje

trwałe przemieszczenie się elektronów z jednego ciała do drugiego. W efekcie oba ciała są

naelektryzowane ładunkiem tego samego znaku.

3. Elektryzowanie przez indukcję.

Elektryzowanie ciała przewodzącego przez indukcję polega na przemieszczeniu się w

jego wnętrzu elektronów swobodnych pod wpływem ładunku zbliżanego ciała

naelektryzowanego.

We wszystkich przypadkach spełniona jest zasada zachowania ładunku, która mówi:

ZASADA ZACHOWANIA ŁADUNKU

• W izolowanym układzie ciał całkowity ładunek elektryczny, czyli suma

algebraiczna ładunków dodatnich i ujemnych, nie ulega zmianie.

• Zmiana ładunku układu może zachodzić tylko na drodze przepływu ładunku.

CIEKAWOSTKI

Ognie świętego Elma – zjawisko akustyczno-

optyczne w postaci małych, cichych, ciągłych,

wyładowań elektrycznych na różnych

powierzchniach, a szczególnie krawędziach

przedmiotów, mające miejsce w czasie pogody

zapowiadającej burzę.

Pioruny też są wyładowaniami

elektrostatycznymi, które występuje pomiędzy

chmurą, a ziemią.

Zjawisko jonizacji powietrza poprzez

promieniowanie emitowane przez telewizory, czy

monitory. To zjonizowane powietrze bywa

czasami czynnikiem wywołującym bóle głowy.

DOŚWIADCZENIE 1Elektryzowanie przez dotyk

a) przyrządy:

- elektroskop

- rurka ebonitowa

- sukno

b) opis doświadczenia

Pocieramy pałeczkę ebonitową suknem. Następnie dotykamy nią elektroskop i ją

odsuwamy. Możemy zaobserwować wychylenie się wskazówki w elektroskopie,

które po odsunięciu pałeczki się nie zmieni.

c) wnioski

Po zetknięciu się dwóch ciał elektrony z laski ebonitowej przepływają na

metalową kulę. Laska ebonitowa nadal jest naładowana ujemnie, ale już

ładunek ten jest mniejszy. Natomiast obojętna dotychczas kula zostaje

naelektryzowana ujemnie. Wiemy, że jednoimienne ładunki się odpychają.

Pałeczka odpycha elektrony elektroskopowe, które zaczynają

przemieszczać się do jego środka (na jego listki),a do kulki wędrują ładunki

dodatnie. Jeśli pałeczkę odsuniemy, nadmiar elektronów z wnętrza

elektroskopu nie zostanie zniwelowany, ponieważ nie ma uziemienia.

DOŚWIADCZENIE 2Elektryzowanie przez indukcję

a) przyrządy

- grafitowa kulka,

- sukno,

- pałeczka

ebonitowa,

- pałeczka szklana,

- nitka,

- plastelina,

- statyw.

b) opis doświadczenia

Do statywu przywiązujemy nitkę, na której drugim końcu mamy umocowaną

za pomocą plasteliny grafitową kulkę. Później, elektryzujemy pałeczkę

ebonitową przy pomocy sukna i zbliżamy ją do kulki. Następnie powtarzamy

doświadczenie wykorzystując pałeczkę szklaną potartą papierem.

W obu przypadkach kulka przyciągała się do obu pałeczek.

c) wnioski

Każde ciało naelektryzowane przyciąga ciało elektrycznie obojętne.

Dzieje się tak, dlatego, że w każdym ciele elektrony mają większą lub

mniejszą zdolność przemieszczania się. Zbliżając ciało naelektryzowane

do ciała obojętnego siły elektryczne mogą powodować przesunięcie się

elektronów w obrębie tego ciała. Zgodnie z prawem Coulomba,

ładunki różnoimienne ustawiają się bliżej siebie, natomiast

jednoimienne dalej.

DOŚWIADCZENIE 3Elektryzowanie przez pocieranie

a) przyrządy

- pałeczka ebonitowa,

- pałeczka szklana,

- sukno,

- papier,

b) opis doświadczenia

Pocieramy pałeczkę szklaną o papier, a pałeczkę ebonitową o sukno.

c) wnioski

Pałeczka ebonitowa została naładowana ujemnie, a sukno dodatnio. Z kolei

pałeczka szklana dodatnio, a papier ujemnie.

Wnioski ogólne: Elektryzowanie przez tarcie polega na przepływie

elektronów z jednego ciała do drugiego podczas pocierania ich jedno o

drugie. W ten sposób jedno ciało posiada ładunek dodatni, a drugie ujemny.

DOŚWIADCZENIE 4Zasada zachowania ładunku w indukcji elektrostatycznej

a) przyrządy

- pałeczka ebonitowa;

- sukno;

- elektroskop (z płytką).

b) opis doświadczenia

Przykładamy ujemnie naelektryzowaną (dlaczego tak się dzieje –

wyjaśniamy w poprzednich doświadczeniach) pałeczkę ebonitową

wcześniej potartą o sukno. Uziemiamy elektroskop, dotykając go dłonią.

Odsuwamy pałeczkę. Sprawdzamy znak ładunku naelektryzowanego

elektroskopu.

c) wnioski

Po przyłożeniu pałeczki do elektroskopu ładunki ujemne przemieszczają się na

wskazówkę, która się wychyla. Jest ona naelektryzowana ujemnie, natomiast płytka

dodatnio. Uziemiając elektroskop, łączymy go z ziemią. Elektrony ze wskazówki

wędrują do ziemi. Wskazówka opada. Ma tyle samo ładunków dodatnich, jak i

ujemnych. Płytka dalej naładowana dodatnio. Odsuwamy pałeczkę. Elektrony są

rozmieszczone równomiernie na całym elektroskopie. Sprawdzamy ładunek

elektroskopu poprzez ponowne przyłożenie pałeczki. Wskazówka się wychyliła,

co oznaczało, że elektroskop był naelektryzowany dodatnio.

DOŚWIADCZENIE 5Wykorzystanie zjawiska indukcji do sprawdzenia ładunku naelektryzowanego

elektroskopu

a) przyrządy

- rurka ebonitowa

- rurka szklana

- elektroskop

- rurka

b) opis doświadczenia

Elektryzujemy pałeczkę dotykając nią maszyny elektrostatycznej. Dotykamy

naelektryzowaną pałeczką kulkę elektroskopu. Następnie elektryzujemy pałeczkę

wykonaną ze szkła oraz z PCV. Przybliżamy (bez dotykania kulki) kolejno pałeczkę

szklaną i pałeczkę z PCV. Obserwujemy, że wychylenie wskazówki zwiększa się

przy zbliżaniu szklanej pałeczki i zmniejsza się przy przybliżaniu plastikowej.

c) wnioski

Wiedząc, że szkło elektryzuje się dodatnio, a PCV ujemnie, możemy stwierdzić,

że elektroskop ma ładunek dodatni.

NASZA GRUPA:

Podział obowiązków:

• Daria Chmiel – opracowanie

doświadczeń, robienie zdjęć

podczas zajęć

• Martyna Andreew –

opracowanie doświadczeń

• Justyna Kramarczyk –

opracowanie doświadczeń,

obróbka zdjęć

• Arkadiusz Koziarz – teoria

• Gabriela Jaromin – zebranie

informacji w całość (zrobienie

prezentacji)

BIBLIOGRAFIA:

• http://www.iwiedza.net/wiedza/109.html

• https://sites.google.com/site/infoelektroskop/zasada-dzialania-

elektroskopu

• http://elektrostatykaiprad.republika.pl/elektryzowaniecial.html

• http://www.hawdeks.daminet.pl/fizyka/elektryzowanie.htm

• http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/88/M_Faraday_T

h_Phillips_oil_1842.jpg

• http://edudu.pl/sciaga-sposoby-elektryzowania-

cial,08964bf9f24b15f0e490

• http://www.zgapa.pl/data_files/referat_9788.html

• Fizyka dla szkół ponadgimnazjalnych. Kurs podstawowy z elementami

kursu rozszerzonego. Część 1. Pod redakcją Jadwigi Salach. Wyd.

Zamkor, K-ów 2009.