DANE INFORMACYJNE: Nazwa szkoły: PUBLICZNE GIMNAZJUM W TOMASZOWIE, PUBLICZNE GIMNAZJUM IM. GEN, D. CHŁOPSKIEGO W LIPNIE ID grupy: 98/21_MF_G1 98/43_MF_G1 Kompetencja: MATEMATYKA I FIZYKA Temat projektowy: WIWAT ELEKTRYCZNOŚĆ Rok szkolny: 2011/2012

Zarys historyczny

Stephen Gray (1670-1736) Gray odkrył, iż działania elektryczne mogą być przenoszone z miejsca na miejsce poprzez różne metale i wilgotne włókna, przy czym substancje te nie elektryzują się przez pocieranie. Dzięki temu odkryciu podzielił on ciała na izolatory i przewodniki. Badania Gray'a dowiodły, iż elektryczność może być przenoszona z miejsca na miejsce i nie jest na trwałe związana z substancją. Podczas doświadczeń przy użyciu metalowych przewodów odkrył, że osoba połączona drutem z ciałem silnie naelektryzowanym doznawała silnego wstrząsu. Od tego momentu elektryczność stała się modna.

Benjamin Franklin (1706-1790) Benjamin Franklin był jednym z najwybitniejszych uczonych XVIII wieku. Zajmował się głównie fizyką i filozofią. W dziedzinie fizyki prowadził m.in. badania nad elektrycznością, jako pierwszy wprowadził pojęcie elektryczności dodatniej i ujemnej. Odkrył i sformułował zasadę przyciągania się i oddalania ciał w zależności od znaku ładunku elektrycznego.

włoski fizyk, lekarz, fizjolog, tercjarz franciszkański LUIGI GALVANI Urodzony w Bolonii 9 września 1737r. Zmarł również w Bolonii 4 grudnia 1798 Był profesorem na uniwersytecie w Bolonii włoski fizyk, lekarz, fizjolog, tercjarz franciszkański

Odkrycia Podczas badań anatomicznych żab, dokonał słynnego odkrycia zjawiska pobudzenia elektrycznego narządów, które przypisywał – błędnie – tzw. elektryczności zwierzęcej. Mimo, że sama hipoteza była błędna, przyspieszyła znacznie prace nad badaniem elektryczności, w szczególności zainspirowały Voltę do badań, które doprowadziły do skonstruowania pierwszej baterii elektrycznej

Historia z żabą

KILKA LAT PÓŹNIEJ

Elektrostatyka jest to dział fizyki zajmujący się oddziaływaniami i właściwościami ładunków elektrycznych pozostających w stanie spoczynku.

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. Jeśli jednak do obojętnego elektrycznie atomu zostanie przyłączony lub od niego oderwany jeden lub kilka elektronów, to staje się on jonem, który nie jest już obojętny elektrycznie.

Przewodniki i izolatory Ciała, które łatwo przenoszą („przewodzą”) ładunek elektryczny, nazywamy przewodnikami. Do przewodników zaliczamy m.in. metale, które w swoim wnętrzu posiadają elektrony swobodne. Są to elektrony, które opuściły powłokę walencyjną i poruszają się swobodnie wewnątrz ciała ruchem chaotycznym (nieuporządkowanym). Przewodnikami, oprócz metali, są również m.in.: grafit, elektrolity, zjonizowane gazy i ciała organizmów żywych. Ciała, pozbawione elektronów swobodnych lub innych nośników ładunku (jonów dodatnich czy ujemnych), które mogą się swobodnie poruszać w ich wnętrzu, nazywamy izolatorami. Izolatory nie przenoszą ładunków elektrycznych. Do izolatorów zaliczamy m.in.: szkło, tworzywo sztuczne, papier, gips.

Ładunek elektryczny Ładunek elektryczny ciała (lub układu ciał) – fundamentalna własność materii przejawiająca się w oddziaływaniu elektromagnetycznym ciał obdarzonych tym ładunkiem. Ładunek elektryczny ciała może być dodatni lub ujemny. Dwa ładunki jednego znaku odpychają się, a pomiędzy ładunkiem dodatnim i ujemnym działa siła przyciągająca.

Pole elektryczne Pole elektryczne to przestrzeń, w której na umieszczone w niej ładunki elektryczne działają siły elektryczne. Ładunek elektryczny, wokół którego powstaje pole elektryczne nazywamy źródłem pola. Kierunek i zwrot linii pola elektrostatycznego określa kierunek i zwrot siły, jaka działa na ładunek próbny (bardzo mały i zawsze dodatni) umieszczony w tym polu. Wartość siły elektrycznej działającej na ładunek jest tym większa, im silniejsze jest źródło pola, co jest zgodne z prawem Coulomba.

Rodzaje pól elektrostatycznych: Pole centralne wokół układu dwóch ładunków różnoimiennych: Pole centralne wokół ładunku ujemnego: Pole centralne wokół ładunku dodatniego: Pole centralne wokół układu dwóch ładunków jednoimiennych dodatnich: Pole jednorodne:

Prawo Coulomba Dwa nieruchome ładunki elektryczne oddziałują ze sobą siłami wprost proporcjonalnymi do iloczynu wartości tych ładunków i odwrotnie proporcjonalnymi do kwadratu odległości między nimi. F - wartość siły wzajemnego oddziaływania [N], k - współczynnik proporcjonalności (stała Coulomba)[N], q1,q2 - wartość ładunków [C], r - odległość między ładunkami [m].

Sposoby elektryzowania ciał

PRZEZ TARCIE W wyniku pocierania elektrony przechodzą z jednego ciała na drugie, wiec jedno ciało gromadzi ładunek ujemny, a drugi – dodatni; Ten sposób elektryzowania stosujemy głównie dla izolatorów (W wypadku izolatorów zjawisko to zachodzi tylko na powierzchni styku).

PRZEZ ZETKNIĘCIE Z CIAŁEM NAELEKTRYZOWANYM Elektryzowanie przez dotyk, czyli przez zetknięcie ciała naelektryzowanego z ciałem objętym elektrycznie. Jeśli naelektryzowane ciało ma ładunek ujemny, to elektrony przepływają z niego do ciała elektrycznie obojętnego, a jeśli naelektryzowane ciało ma ładunek dodatni, to elektrony przepływają do niego z ciała obojętnego elektrycznie. Ten sposób elektryzowania stosujemy głównie do przewodników.

PRZEZ INDUKCJE Elektryzowanie przez indukcję, czyli wpływ innego, znajdującego się w pobliżu ciała naładowanego, polega na przemieszczeniu się elektronów swobodnych wewnątrz metalu lub polaryzację atomów izolatora (powstają dipole elektryczne).

Doświadczenia

Doświadczenie 1 Cel: Budowa prostego elektroskopu . Konieczne przyrządy: Plastikowa butelka, drut (bez izolacji), dwie kulki ugniecione z folii aluminiowej, dwa paski również z folii aluminiowej o szerokości kilki milimetrów i długości kilku centymetrów , pałka ebonitowa Kolejne czynności i obserwacje: osadzamy drut w butelce, przebijając poniżej szyjki wyginamy koniec drutu i zawieszamy na nim paski folii na końcach drutu umieszczamy kulki z folii aluminiowej potartą pałeczkę ebonitową dotykamy aluminiowej kulki po dotknięciu pałką aluminiowej kulki spowodowaliśmy rozchylenie się pasków folii

Doświadczenie 2 Cel: Badamy elektryzowanie ciał przez dotyk Potrzebne materiały: Elektroskop, laska ebonitowa Przebieg: Naelektryzowaną laskę zbliżamy i dotykamy pręta elektroskopu Obserwujemy wychylenie wskazówki podczas dotykania laskę, jak i po odsunięciu laski. Wniosek: Część elektronów z laski ebonitowej przechodzi na pręt i wskazówkę, które elektryzują się ujemnie. Wychylenie wskazówki spowodowane jest oddziaływaniem na siebie ładunków jednoimiennych zgromadzonych na pręcie i wskazówce. Równocześnie maleje liczba elektronów znajdujących się na lasce.

Doświadczenie 3 Cel: Sprawdzenie dlaczego elektrycznie obojętny strumień wody jest przyciągany przez ciało naelektryzowane? Konieczne przyrządy: kran, woda, laska ebonitowa Kolejne czynności i obserwacje: do cienkiej strużki wody zbliżamy naelektryzowaną laskę ebonitową , strużka wody odchyla się w kierunku laski ebonitowej Wniosek: Zaobserwowane zjawisko zachodzi dzięki polaryzacji cząsteczek wody w polu elektrycznym laski. Ujemnie naładowana laska ebonitowa przyciąga dodatnie ładunki w cząsteczce wody, a odpycha jej część naładowaną ujemnie, ale strona naładowana dodatnio znajduje się bliżej laski i oddziaływanie przyciągające jest silniejsze niż oddziaływanie odpychające więc strużka wody odchyla się w stronę laski.

Doświadczenie 4 Cel: Sprawdzamy czy przewodniki także można elektryzować. Konieczne przyrządy: Dwie puszki metalowe, folia aluminiowa, maszyna elektrostatyczna Kolejne czynności i obserwacje: na szerokiej folii aluminiowej układamy równolegle do siebie, tak aby się nie stykały do folii podłączamy jeden z biegunów maszyny elektrostatycznej kręcimy korbą puszki toczą się w przeciwne strony- odpychają się, Wniosek: Puszki wykazały właściwości ciał naelektryzowanych. Można naelektryzować przewodniki.

WYKONAWCY: Alicja Sroczyńska Paweł Frąckowiak Dorota Balcer Lidia Radoń Ania Kamieniarz Marta Mikołajczak Karolina Rogala Daria Matuszewska Majka Nadolna Michalina Wojciechowska Emilia Chrzan Weronika Zawidzka Iga Cyka Klaudia Radoń Opiekun: Barbara Dopiera Dorota Balcer Michał Bis Marta Daniel Barbara Dzieżyc Dorota Garnek Iwona Kłos Monika Rygielska Kinga Strugaru Bartosz Twardowski Agnieszka Wilczyńska Opiekun: Agnieszka Petzel