Elektrostatika

Zelektrování předmětů

Přilepený balonek

Nafukovací balonek zelektrujeme třením o vhodné tričko a on pak drží na okně.

Tělesa zelektrovaná a nezelektrovaná se přitahují

Nabijeme třením o liščí ohon plastovou tyč a přiblížíme k polystyrénové kuličce, která se přitahuje. Podobně zopakujeme i se skleněnou tyčí, kterou třeme o kůži. V tomto pokusu se chovají obě tyče stejně.

Tyč se otočí

Zelektrovaná tyč dokáže pohnout i větším tělesem než jen polystyrénovou kuličkou.

Vychýlení vodního proudu

Nabitá tyč výrazně vychyluje tenký vodní proud vytékající z vodovodu nebo z pipety (tam je to ještě výraznější).

Valící se plechovka

Plechovka od nápoje leží na rovném stole. Třením zelektrujeme balonek a přiblížíme jej k plechovce. Plechovka se valí za balonkem na jednu či druhou stranu.

Detekce náboje

Dva druhy náboje

Zelektrujeme plastovou tyč a přiblížíme k polystyrénové kuličce. Kulička se přiblíží a po dotyku se odpuzuje. K nabité skleněné tyči se však přitahuje. Existují dva druhy náboje… Poznámka: Abychom po dotyku kuličky ukázali odpuzování, přibližme tyč, ale ne příliš blízko. Vlivem polarizace by se v nehomogenním el. poli mohla kulička začít přitahovat.

Souhlasně nabité míčky

Dva pingpongové míčky jsou omalovány tužkou a zavěšeny na nevodivých vláknech v jednom bodě. Několikrát nabijeme tyč a dotkneme se obou míčků. Až na ně přejde dostatečně velká náboj, budou se kolem sebe otáčet, ale současně se nebudou dotýkat. Mají souhlasný náboj, kterým se odpuzují.

Detekce náboje elektroskopem

Z nabitého elektroskopu můžeme náboj odebírat vodivou kuličkou na nevodivé tyčce (přenášíme na sebe nebo uzemněné těleso). Ukazujeme, že náboj je dělitelný. Dojdeme k pojmu elementární náboj.

Elektroskop nabijeme zelektrovanou tyčí jedné polarity, ukáže výchylku. Při doteku tyčí opačné polarity se výchylka zmenší, respektive se může zmenšit a ihned zase zvětšit. Záleží na velikosti předaného náboje. Náboje opačné polarity se „odečítají“.

Vodiče a nevodiče

Mezi dva nenabité elektroskopy položíme plastovou tyč a jeden elektroskop nabijeme. Druhý elektroskop výchylku neukazuje. Plastová tyč je nevodič, kterým se náboj nemůže volně pohybovat.

Když pokus zopakujeme s kovovou tyčí, budou oba elektroskopy ukazovat výchylku. Kovová tyč je vodič, kterým se náboj může přenést na sousední elektroskop

Elektrostatická indukce

Elektrostatická indukce se dvěma elektroskopy

Dva elektroskopy jsou spojené kovovou tyčí s nevodivým držadlem. Přiblížíme zelektrovanou tyč k jednomu elektroskopu, ale nedotkneme se ho. Oba elektroskopy ukazují výchylku, která po oddálení tyče zmizí. Vysvětlíme vznik indukovaného náboje.

Znovu přiblížíme tyč, odebereme spojovací vodič a pak oddálíme nabitou tyč. Oba elektroskopy ukazují výchylku. Při přiblížení tyče k jednomu elektroskopu výchylka vzroste a u druhého klesne. Vysvětlíme, že jsme oddělili indukované náboje a elektroskopy jsou nabité opačnými náboji.

Elektrostatická indukce s jedním elektroskopem

K elektroskopu přiblížíme nabitou tyč, dotkneme se horní destičky rukou a vzdálíme nabitou tyč. Elektroskop ukazuje výchylku, která se při přiblížení tyče zmenší. Pokud byla tyč nabitá kladně, přešly elektrony z těla experimentátora na elektroskop co nejblíže k tyči. Po vzdálení ruky se již nemohou do těla vrátit a elektroskop je nabit záporně. To souhlasí s tím, že při opětovném přiblížení kladně nabité tyče klesne výchylka. Elektrony se totiž částečně stáhnou do horní destičky co nejblíže k tyči a náboj v místě lístečku se zmenší.

Elektrické pole

Pole dipólu

Ukážeme, že indukční elektrika dělá mezi svými póly velké jiskry. Po připojení chocholů pozorujeme směry elektrických siločar mezi dvěma nesouhlasně nabitými póly.

Faradayova klec

Po přivedení náboje z indukční elektriky na Faradayovu klec pozorujeme, že kuličky vně se nabily, protože se odpuzují. Kuličky uvnitř jsou zjevně nenabité.

Sršení náboje u plamene svíčky

Po přivedení náboje z indukční elektriky na ostrý hrot pozorujeme, že se plamen svíčky ohýbá směrem od hrotu. Na hrotu je největší hustota náboje a proto nad hrotem je největší intenzita el. pole. V tomto prostoru dochází vlivem vysoké intenzity a ionizace plamenem k vzniku nábojů, které částečně dopadají na hrot a souhlasně nabité srší směrem od hrotu na plamen. Nabité částice strhávají vzduch, který jako vítr ohýbá plamen.

Elektrický větrník

Po přivedení náboje z indukční elektriky na větrník se třemi rameny se větrník roztočí. Náboje vznikající vlivem vysoké intenzity el. pole v okolí hrotu se od hrotu odpuzují a svojí reakcí způsobují roztočení větrníku.

Práce v elektrickém poli

Mezi dvě cédéčka obalená alobalem zavěsíme pingpongový míček začerněný tužkou. Cédéčka spojíme s póly indukční elektriky a nabijeme. Míček jako kyvadélko začne kmitat mezi deskami. Po nějaké době kmity ustanou. Demonstrujeme, že elektrické pole mezi deskami konalo práci při pohybu míčkem. Míček vlastně fungoval jako převozník náboje. Můžeme zmínit, že vlastně šlo o elektrický proud.

Van de Graaffův generátor

Pozn.: alobalové poháry lze tvarovat na „kopytu“, vlasy: dobrovolník stojí na plastové stoličce, oheň: na kouli se stříkne trochu spreje, pak zapálení výbojem, případný další plamen po krátkém stříknutí spreje do hořícího plamene na kouli.

Kapacita vodiče a kondenzátor

Typy kondenzátorů

V bedničce je řada typů kondenzátorů, které můžeme poslat do třídy k prohlédnutí.

Kapacita vodičů

Pro měření malých kapacit použijeme přístroj Metex, přepnutý na měření kapacity. Libovolné dva vodiče připojíme pomocí drátěných hrotů ke zdířkám Metexu. Kapacita může být např. 20 pF (viz obr.). Kapacita vzroste, když dám vodiče blízko k sobě.

Pak k vodičům připojíme dvě cédéčka a kapacita vzroste např. na 30 pF. Když přiblížíme desky blízko k sobě, kapacita se zvětší např. na 39 pF.

Skládání kapacit

Energie kondenzátoru

Použití kondenzátoru

elmag/elektrostatika.txt · Poslední úprava: 2017/10/17 09:59 autor: Pavel Kycl
CC Attribution-Share Alike 4.0 International
www.chimeric.de Valid CSS Driven by DokuWiki do yourself a favour and use a real browser - get firefox!! Recent changes RSS feed Valid XHTML 1.0