ΦΥΣΙΚΗ Β΄ ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ ΑΣΚΗΣΗ 7η

ΗΛΕΚΤΡΟΣΤΑΤΙΚΗ

Ηλέκτριση με τριβή – Αλληλεπιδράσεις – Είδη φορτίων

Ηλέκτριση με επαγωγή – Μεταφορά φορτίων

Ηλεκτροστατική γεννήτρια

Αισθητοποίηση μορφών ηλεκτρικών πεδίων

Ηλεκτροστατική και ηλεκτρικό ρεύμα

Στόχοι:

1) Εξοικείωση με την γεννήτρια Whimshurst και το ηλεκτροσκόπιο- βασική γνώση της λειτουργίας και των δυνατοτήτων τους
2) Ηλέκτριση με τριβή. Διαπίστωση της ύπαρξης 2 ειδών ηλεκτρικού φορτίου
3) Εμφάνιση ελκτικών ή απωστικών δυνάμεων ως αλληλεπίδραση ηλεκτρικών φορτίων
4) Ηλέκτριση με επαγωγή – Έννοια του ηλεκτρικού πεδίου
5) Αισθητοποίηση μορφών ηλεκτρικών πεδίων

ΟΡΓΑΝΑ – ΥΛΙΚΑ:

 Αιωρούμενη ράβδος πλαστικού ( ή εβονίτη) – Ράβδος πλαστικού ( ή εβονίτη) – Μάλλινο ύφασμα – Ορθοστάτης 60cm με οριζόντια ράβδο 30cm – Ηλεκτροστατική μηχανή Whimshurst – Ηλεκτροσκόπιο – Ηλεκτρικό εκκρεμές ( αυτοσχέδιο) – 2 ηλεκτρικοί θύσανοι σε μονωτικές βάσεις – 2 καλώδια 30cm με κροκοδειλάκι

ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΗ: Τα πειράματα ηλεκτροστατικής όταν υπάρχει μεγάλη υγρασία δεν γίνονται εύκολα. Σ’ αυτή την περίπτωση « στεγνώνουμε» συσκευές και υλικά με σεσουάρ θερμού αέρα.

1ο ΠΕΙΡΑΜΑ : Ηλέκτριση με τριβή – Αλληλεπιδράσεις – Είδη φορτίων

a. Κρεμώ από τον ορθοστάτη την αιωρούμενη ράβδο και ηλεκτρίζω ( με τριβή ) το ένα επισημασμένο άκρο της. Επαναλαμβάνω την τριβή στο ένα άκρο ράβδου από το ίδιο υλικό.
b. Πλησιάζω τα άκρα που έχουν τριβεί. Τι διαπιστώνω; Τι συμπεραίνω;
c. Πλησιάζω το ηλεκτρισμένο άκρο της ράβδου στο μη ηλεκτρισμένο της αιωρούμενης ράβδου. Τι παρατηρώ;
d. Επαναλαμβάνω την τριβή της ράβδου και πλησιάζω στο ηλεκτρισμένο άκρο της αιωρούμενης το μάλλινο ύφασμα στην περιοχή τριβής. Τι διαπιστώνω και πως το ερμηνεύω;

2ο ΠΕΙΡΑΜΑ: Ηλέκτριση με επαγωγή – Μεταφορά φορτίων

a. Πλησιάζω στο ηλεκτρικό εκκρεμές την ηλεκτρισμένη ράβδο. Τι διαπιστώνω και γιατί συμβαίνει;
Φέρνω σε επαφή τη ράβδο με τα «σφαιρίδια» του εκκρεμούς και την απομακρύνω. Τι συμβαίνει στο εκκρεμές;
Πλησιάζω τη ράβδο στο εκκρεμές. Υπάρχει απώθηση.
Συμφωνούν τα αποτελέσματα με τις αρχικές μας διαπιστώσεις;
b. Πλησιάζω την ηλεκτρισμένη ράβδο στην πλάκα του ηλεκτροσκοπίου. Διαπιστώνω απόκλιση των φύλλων του ηλεκτροσκοπίου. Αγγίζω με το δάχτυλο την πλάκα του ηλεκτροσκοπίου, η απόκλιση μηδενίζεται. Απομακρύνω το δάκτυλο και μετά τη ράβδο. Τι διαπιστώνω;
c. Ερμηνεύω

3ο ΠΕΙΡΑΜΑ : Ηλεκτροστατική γεννήτρια

a. Απομακρύνω τους πόλους της γεννήτριας σε απόσταση 10cm και περιστρέφω αργά.
b. Πλησιάζω το ένα σφαιρίδιο το εκκρεμούς στον ένα πόλο. Αρχικά έλκεται και στη συνέχεια απωθείται έντονα. Ερμηνεύω.
c. Πλησιάζω το σφαιρίδιο στον άλλο πόλο. Τι παρατηρώ; Και πώς το ερμηνεύω;
d. Πλησιάζω τους πόλους της γεννήτριας σε μικρή απόσταση και δημιουργείται ηλεκτρικός σπινθήρας. Γιατί; (Μεγάλη τάση – Διηλεκτρική αντοχή του αέρα )

4ο ΠΕΙΡΑΜΑ: Αισθητοποίηση μορφών ηλεκτρικών πεδίων

a. Απομακρύνω τους πόλους της γεννήτριας και συνδέω στον ένα , ένα ηλεκτρικό θύσανο. Διεγείρω τη γεννήτρια. Παρατηρώ τη μορφοποίηση του ηλεκτρικού πεδίου σημειακού φορτίου (ακτινική διάταξη των νημάτων ).
b. Στον ίδιο ηλεκτρικό θύσανο συνδέω και το δεύτερο και τους πλησιάζω. Συμφωνεί η διάταξη των νημάτων με την εικόνα ηλεκτρικού πεδίου δύο ομώνυμων σημειακών φορτίων;
c. Εκφορτίζω τη γεννήτρια ( φέρνοντας σε επαφή τους πόλους ) και συνδέω σε κάθε πόλο ένα ηλεκτρικό θύσανο, ώστε τα νήματα τους όταν εκταθούν ίσα που να εφάπτονται. Διεγείρω τη γεννήτρια. Η μορφή των νημάτων θυμίζει μορφή ηλεκτρικού πεδίου ετερώνυμων σημειακών φορτίων; Εκφορτίζω τη γεννήτρια και αποσυνδέω τους θυσάνους.


5ο ΠΕΙΡΑΜΑ: Ηλεκτροστατική και ηλεκτρικό ρεύμα

Επειδή ακούγοντας κανείς τη λέξη ηλεκτροστατική σχηματίζει την εντύπωση ότι τα φορτία δεν κινούνται ( κάτι που συμβαίνει μόνο στους μονωτές) ένα απλό πείραμα που δείχνει ότι η κίνηση στατικών φορτίων ( σε αγωγούς) είναι το ηλεκτρικό ρεύμα είναι και το παρακάτω:
a. Απομακρύνω τους πόλους της γεννήτριας και τη διεγείρω.
b. Κρατώ στο χέρι από το ένα άκρο μια λάμπα φθορισμού και πλησιάζω το άλλο σε ένα πόλο. Η λάμπα στιγμιαία φωτοβολεί. Το ίδιο θα συμβεί αν πλησιάσω και στον άλλο πόλο.