Elektrostatika s plechovkami i jinak
Odzkoušeno ve výuce fyziky 6.tříd a VIII.C.
Zpracovala RNDr. Věra Bdinková
I.Soubor pomůcek pro jednoduché pokusy z elektrostatiky
a) Pomůcky bez úpravy
- velká plechovka
- malé plechovky
- nařezané novodurové instalatérské trubky
- kousky přírodní kožešiny
- bavlněné dětské punčocháče
- prachovky
- nafukovací míčky
- brčka na pití (širší, bez ohybu)
- kartáč na šaty
- alobal
- kancelářské sponky
- soubor vodičů a izolantů (kousky různých drátů, lžička kovová a plastová, špejle, guma,…)
- talíř
- plastová mísa
- plastové kelímky od másel
2. Zhotovení pomůcek podle obrázků
a) Chocholy b) Lehká kyvadélka
c)Různé elektroskopy
d) Kolotoče
e) Elektrostatický papírový větrníček
– z tenkého papíru
f) Drátěné závěsy
g) Vodivý a nevodivý pingpongový míček
– vodivý míček zhotovíme tak, že pingpongový míček natřeme tuhou
h) Kyvadélka a „figurky“ z bezové dužiny
– bezovou dužinu získáme z bezu černého. Vybíráme větve, které už jsou zaschlé. Odstraníme horní vrstvu, dužinu necháme vyschnout.
i) Tabulka z triboelektrické řady
+
kůže
králičí srst
sklo
vlasy
silon
vlna
hedvábí
papír
bavlna
ocel
dřevo
jantar
guma
polyester
polyetylén
potravinářská fólie (PVC)
-
Některé materiály se snadno nabíjí kladně, protože ochotně uvolňují elektrony, když je třeme jiným předmětem. Jiné materiály se zase snadno nabíjejí záporně, protože snadno elektrony přijímají.
Pokud seřadíme materiály podle toho, jak se nabíjejí statickou elektřinou, vytvoříme tzv. „triboelektrickou řadu“. Abychom získali co největší statický náboj, je dobré o sebe třít předměty z opačných konců řady.
II. Náměty na pokusy
P 1: Získání elektrického náboje
Pomůcky:
velká plechovka, talíř, několik plastových tyčí, alobalové pásky, (držáček z kancelářské sponky), kousky kožešiny, výbojka
Provedení.
a) Velkou plechovku postavíme na obrácený talíř. Na okraj plechovky zavěsíme alobalové proužky (volně ohnuté nebo pomocí držáku). Několik žáků tře plastové tyče a tyče „otírá“ o kraj plechovky.
b) Sledujeme-li proužek alobalu, zjistíme, že se vychyluje.
c) Dotkne-li se 1 žák plechovky, pocítí silné „štípnutí“, výchylka alobalového proužku zanikne. (Ve tmě bychom viděli i jiskru)
d) Zopakujeme
-
- a okraje plechovky se dotkneme výbojkou. Uvidíme záblesk. Výchylka
alobalového pásku opět zanikne.
Závěr:
Plastová tyč třením získává elektrický náboj (nabíjí se). Tomuto jevu říkáme elektrování těles.
Elektrický náboj lze z tyče přenést na jiné předměty.
Přítomnost el. náboje lze zjistit – vychylováním staniolu, „štípnutím“ (jiskrou) a bliknutím zářivky.
P 2: Existují dva druhy elektrického náboje
Pomůcky:
plastový kelímek od másla, plechovka, alobalové proužky, plastová tyč, kožešina. Skleněná tyč nebo láhev,
Provedení:
a) Plechovku postavíme na kelímek, zavěsíme alobalový proužek. Kožešinou třeme plastovou tyč a elektrický náboj přenášíme na plechovku. Alobalový proužek se vychýlí.
b) Zelektrujeme plastovou tyč a přiblížíme ji k alobalovému pásku. Pásek se odchýlí od tyče. Oddálíme-li plastovou tyč, pásek se vrátí do původní polohy.
c) Přiblížíme–li (z větší vzdálenosti) elektrovanou skleněnou tyč (sklenici), proužek se přitahuje ke sklenici.
Závěr:
Třením můžeme získat 2 druhy elektrického náboje. Náboj získaný tření skleněné tyče označujeme kladný. Náboj získaný třením plastové (ebonitové tyče) nazýváme záporný.
Dva souhlasné náboje se odpuzují. Dva nesouhlasné náboje se přitahují.
P 3: Přitažlivá a odpudivá elektrická síla pomocí brček
P4: Zelektrování nafukovacího balónku o vlasy
P5: Práce s elektroskopem
a) Nabíjení elektroskopu dotykem
Třením zelektrujeme plastovou tyč, dotkneme se horní části elektroskopu. Elektroskop jsme nabili. Alobalové proužky se rozestoupí. Dotkneme-li se pak horní části rukou, výchylka zanikne. Elektroskop jsme vybili.
b) Rozdělení látek na elektrické vodiče a izolanty.
Elektrovanou plastovou tyčí nabijeme elektroskop. Pak se horní části elektroskopu dotkneme tělesy z různých látek (špejlí, hřebíkem, pravítkem …) Je-li těleso z elektrického vodiče (kovy, tuha), výchylka zanikne, protože látky odvedly elektrický náboj. Dotkneme-li se izolantem, výchylka na elektroskopu zůstane.
P 6: Zelektrovaná tělesa přitahují i neelektrovaná tělesa (vodiče i izolanty)
– zelektrovaná plastová tyč přitáhne drobné papírky (nevodič
- polarizace)– zelektrovaná plastová tyč přitahuje pásek alobalu (vodič – elektrostatická indukce)
P 7: Elektrická síla působí i na dálku
a) zelektrovaná plastová tyč přitahuje na dálku chochol z vánočního staniolového deště
b) elektrované brčko roztočí elektrostatický větrníček
P 8: Elektrická síla působí i přes překážky
P 9: Nabití plechovky elektrostatickou indukcí
P 10: Pokusy s nafukovacím balónkem v obrázcích
P 11: Kouzelné koště
Proč se koště roztočilo?
P 12: Kolotoče
Vysvětli, proč se roztočí následující soupravy .
a) Na kolotoč se žárovkou položíme plastové pravítko. Kolotoč roztočíme elektrovanou plastovou tyčí nebo elektrovaným nafukovacím míčkem.
b) Na kolotoč se žárovkou dáme elektrované pravítko. Přiblížíme-li ke konci pravítka prst, kolotoč se za ním roztočí.
c) Na kolotoč s jehlou a sklenicí položíme elektrovaný hřebínek (o vlasy) a dáme k němu prst. Kolotoč se roztočí.
d) Na kolotoč s jehlou a sklenicí položíme nůžky. Přiblížíme elektrovanou tyč. Co se stane? Proč?
P 13: Panáček ve sklenici
Pohněte panáčkem uvězněným ve sklenici. Sklenicí nesmíte hýbat.
Řešení:
Pomůže elektrická síla. Stačí elektrovat plastovou tyč, hřebínek nebo nafukovací míček.
P 14: Panáček akrobat
Prázdnou nádobku bez víka třete např. o vlasy nebo kožešinu. Zavěšený panáček na víčku pak nechce zavřít do nádoby, krouží okolo hrdla. Dáte-li ho vedle nádoby, odtahuje se.
Panáčka uzavřete do nádoby, která je třením elektricky nabitá. Na vnější stranu nádoby dejte prst, tužku … Panáček se různě kývá, cvičí …
P 15: Krabičky s neposedným obsahem
Do průhledné plastové krabičky dejte postupně různý materiál (koření, sůl, burisony, kousky polystyrénu,..). Dobře upevněte víčko a pak třete krabičku kožešinou, syntetickým materiálem nebo o vlasy. Co pozorujete?
Zkoušejte se krabičky dotýkat prstem, tužkou … Co se stane?
P 16: Vysavač na prach jednoduše
Do obdélníkového dna kelímku od Ramy vyřízněte několik příčných zářezů širokých asi 2 – 4 mm. Krabičku zavřete.
Pokud jezdíte touto krabičkou po čalounění gauče, oblečení, koberci, zbavujete je prachu.
Při vysávání nám pomáhá elektrická síla. Při tření krabičky o látku získává náš vysavač elektrický náboj, a proto přitahuje částečky prachu, drobečky.
P 17: Rozpohybuj pingpongový míček vodivý i nevodivý
P 18: Pokus s bezovým kyvadélkem
P 19: Bezová housenka
Třením elektrujte plastovou tyč a náboj přenášejte na dortové dno. Housenka zvedne hlavu a pak seskočí dolů. Vysvětlete.
P20: Bezové dvoukyvadlo
Co se stane? Proč?
P 21: Elektrostatické kyvadlo
P22: Plechovka jako stínítko el.pole
Nahoru na elektroskop dejte plechovku. V tomto případě se elektroskop při dotyku elektrovanou plastovou tyčí nenabije.