wilhei / Pixabay

Elektrický náboj

Pomôcky: plechovky, novodurové tyč, látka, líščí chvost, sklenená tyč, krepový papier, staniol, kancelárske spinky, žiarivkové trubice, tmavé miesto
V minulej hodine sme objavili trením je možné na niektorých predmetoch (mikroténové vrecúško, umelohmotná trubica) vyrobiť lepidýlko:
• predmety s lepidýlkem priťahujú okolité predmety,
• lepidýlko môžeme z predmetu zobrať rúk, alebo kovovými predmetmi.
Keď trieme žiarivkovú trubicu, rozsvieti sa ⇒ lepidýlko má zrejme niečo spoločné s elektrinou. Fyzici nášmu lepidýlku hovoria elektrický náboj ⇒ budeme nazývať ho tak aj my. Trením môžeme na niektorých predmet vyrobiť elektrický náboj. Hľadáme pokus, ktorým by sme mohli elektrický náboj nazhromaždiť na inom predmete, než na ktorom sme ho vyrobili.
Pr. 1: Plechovku umiestnime na polystyrén (tanier,) a na jej okraj zavesíme prehnutý staniol. Trením vyrobíme na tyči elektrický náboj a dotkneme sa týči plechovky, na ktoré sú umiestnené stanioly. Čo je na výsledku pokusu zaujímavého? Keď začneme tyč k plechovke približovať, začne sa staniol dvíhať. Po dotyku plechovky tyčí
a jej oddialenie od plechovky staniol trochu poklesne, ale zostane zdvihnutý.
Zaujímavý výsledok elektrický náboj na tyči (i sáčku) spôsoboval priťahovanie okolitých predmetov, prítomnosť náboja na plechovke sa prejavila odehnutím staniol (ktoré teda náboj
na plechovke musí odpudzovať).
Pedagogická poznámka: Pokiaľ pokusy vykonávate v triede, nemusíte sa ani pýtať, či je na pokuse niečo zaujímavé. Žiaci si ihneď všimnú, že staniol sa namiesto priťahovania (zatiaľ sme náboj overovali tým, že priťahuje) od plechovky odpudzuje. Žiaci, ktorí sa nad výsledkom nepozastaví, moc pozor nedávajú.
Pr. 2: Navrhni pokus, ktorým by sme sa presvedčili, že plechovka je po dotyku nabitá elektrickým nábojom rovnako ako bola nabitá tyč.
Môžeme k plechovke priblížiť papierik, ktorý by sa mal k plechovke priťahovať. Náboj by mal ísť z plechovky zotrieť rúk. Oba pokusy dopadnú presne podľa predpovedí (plechovka priťahuje papieriky, a náboj z nej zmizne po dotyku rúk).

Pr. 3: Prečo v našich pokusoch používame stanioly? Prečo je plechovka postavená na polystyrénu. Na staniol môže náboj dobehnúť rovnako ako behá po železe. Naviac je staniol ľahko ohybný, takže ho sila od náboja dokáže od plechovky odchlípnout.
Pr. 4: Vezmi staniol, závesy ho na niť a priblíž ho k nabité plechovke. Zmení sa pôsobenie plechovky na staniol, keď sa plechovky dotkne? Čo sa v okamihu dotyku deje s plechovkou? Staniol je najskôr k plechovke priťahovaný (ako papierik), akonáhle sa plechovky dotkne, odskočí preč (plechovka ho začne odpudzovať). Počas dotyku zrejme časť náboja prejde z plechovky na staniol (stanioly na plechovke trochu poklesnú) ⇒ z nenabitého staniolu sa stal staniol nabitý a začal sa odpudzovať.
Pr. 5: Ktoré predmety nabitá plechovka priťahuje? Ktoré odpudzuje?
Nabitá plechovka:
• priťahuje nenabité predmety,
• odpudzuje nabité predmety.
Predmet nabitý elektrickým nábojom:
• priťahuje iné nenabité predmety,
• odpudzuje predmety nabité.
Pedagogická poznámka: V tomto okamihu nevieme nič o tom, že existujú dva druhy nábojov a preto je záver, že elektrický náboj odpudzuje nabité predmety, vcelku oprávnený. Rozhodne ho v túto chvíľu neopravuje.
Pedagogická poznámka: Je celkom zaujímavé, že hoci niektorí žiaci sa už od začiatku minulej hodiny chváli tým, že vie, že sa zaoberáme statickou elektrinou, neuplatňujú na tomto mieste (Ani pri riešení príkladu 10) poznatok o dvoch druhoch elektrického náboja.
Pr. 6: Navrhni, ako overiť pokusom, že náboj sa po niektorých látkach môže pohybovať a po niektorých nie. Spojíme dve plechovky predmetom zo skúmaného materiálu, ak sa zdvihnú stanioly aj na
druhej plechovke, môže cez tento materiál náboj cestovať.
Výsledky pokusu:
• železná tyčka – zdvihnú sa aj stanioly na druhej plechovke ⇒ elektrický náboj sa môže pohybovať po železe,
• kus polystyrénu – stanioly na druhej plechovke sa nezdvihnú ⇒ elektrický náboj sa po polystyrénu pohybovať nemôže.
Z hľadiska elektrického náboja existujú dva druhy materiálov:
• vodivé (náboj sa po nich môže pohybovať): železo, meď, tuha,
• nevodivé (náboj sa po nich pohybovať nemôže): polystyrén, sklo, vzduch.
Dodatok: Mnoho látok, ktoré sú za normálnych podmienok nevodivé, vedie elektrický náboj v extrémnych situáciách (napríklad vzduch počas elektrického výboja – blesku).

Pr. 7: Vysvetli:
a) Prečo stanioly na plechovke poklesnú, keď sa plechovky dotkneme rukou?
b) Prečo plechovky, ktoré nabíjame, pokladáme polystyrénom?
c) Prečo nejde železná tyč nabiť?
a) Prečo stanioly na plechovke poklesnú, keď sa plechovky dotkneme rukou? Ruka je pre elektrický náboj vodivá a náboje z plechovku cez nej môžu utiecť do krajiny (navzájom sa odpudzujú).
b) Prečo plechovky, ktoré nabíjame, pokladáme polystyrénom?
Polystyrén je nevodivý a bráni nábojom v úteku do zeme.
c) Prečo nám nejde železná tyč nabiť?
Železná tyč je vodivá, rovnako ako ruka, v ktorej ju držíme. Ak by sme na tyči vyrobili náboj, ihneď by cez ruku utiekol do zeme.
Pr. 8: Sleduj nasledujúce pokus a vysvetli ho. Trením nabije umelohmotnú tyč. Tyč priblížime dovnútra plechovky, tak aby sme sa plechovky nabitú tyčou nedotkli. Dotkneme sa plechovky prstom. Oddialime prst od plechovky tak, aby sme sa jej prestali dotýkať. oddialime od plechovky nabitú tyč.
Priebeh pokusu:
1. Trením nabije umelohmotnú tyč. Tyč priblížime dovnútra plechovky, tak aby sme sa plechovky nabitú tyčí nedotkli. ⇒ staniol na plechovke sa vychýli, ako keby bola plechovka nabitá.
2. Dotkneme sa plechovky prstom. ⇒ staniolu poklesnú, ako keby sa plechovka vybila.
3. oddialite prst od plechovky tak, aby sme sa jej prestali dotýkať. ⇒ Nič sa nedeje.
4. oddialite od plechovky nabitú tyč. ⇒ staniolu sa vychýli, ako keby plechovka bola nabitá.
Pokusy sa môžeme presvedčiť, že plechovka je na konci pokusu naozaj nabitá:
• plechovka priťahuje papieriky,
• plechovku môžeme vybiť dotykom prsta.
Ak je plechovka nabitá, mali by sa stanioly odpudzovať od nabité tyče, s ktorou sme pokus vykonávali. Bohužiaľ, keď priblížime nabitú tyč k nabité plechovke, stanioly sa k tyči začnú priťahovať.
Pedagogická poznámka: V hodine pokus predvádzam a samozrejme nekomentujem, čo sa deje, aby si žiaci museli všímať. V prvom kroku sa snažíme pokus popísať (čo som robil ja a čo sa viditeľne dialo s elektrickým nábojom). Vo chvíli, keď sa trieda zhodne na tom, že
plechovka je na konci pokusu nabitá a kontrolné alobaly by sa mali odpudzovať od tyče (Pretože sú nabité a tyč je tiež nabitá), priblížim tyč k plechovke a ukážem, že tentoraz sa dva nabité predmety priťahujú. Táto skutočnosť odporuje nášmu záveru z príkladu 5 a je nepopierateľná. Bavíme sa o tom, že nezostáva než opustiť náš predchádzajúci záver „nabité predmety sa navzájom odpudzujú „a hľadať iné vysvetlenie. Pripomínam, že v dejinách fyziky k takýmto situáciám došlo a viedli nielen k veľkým zmenám v pohľade na svet, ale tiež k veľkým pokrokom (v skutočnosti vedci si často skôr želajú, aby pokus vyšiel inak než sa predpokladá a tým sa otvoril priestor pre novú teóriu). Doriešenie príklade nechávam na doma a v škole si ho preberieme opäť na začiatku ďalšej hodiny.
Domáce bádania: Hľadaj na internete informácie o elektrickom náboji a pokus sa s ich pomocou vysvetliť priebeh pokusu v príklade 8.
Zhrnutie: Látkou môžu byť pre elektrický náboj vodivé (železo) aleb

Pridaj komentár

Vaša e-mailová adresa nebude zverejnená. Vyžadované polia sú označené *