ELTE Apáczai Csere János Gyakorló Gimnázium és Kollégium Biológia tagozat. Fizika 10. osztály. II. rész: Elektrosztatika. Készítette: Balázs Ádám

Átírás

1 ELTE Apáczai Csere János Gyakorló Gimnázium és Kollégium Biológia tagozat Fizika 10. osztály II. rész: Elektrosztatika Készítette: Balázs Ádám Budapest, 2019

2 2. Tartalomjegyzék Tartalomjegyzék II. rész: Elektrosztatika Elektromos alapjelenségek Az elektromos állapot Coulomb törvénye Az elektromos mező A szuperpozíció Feladatok Az elektromos erővonalak Ekvipotenciális felületek meghatározása Feladatok Az elektromos mező munkája Feszültség, potenciál Vezetők elektrosztatikus térben Kondenzátorok kapcsolása Az elektromos mező energiája Feladatok Összefoglalás Témazáró dolgozat megírása

3 35. óra. Elektromos alapjelenségek óra Elektromos alapjelenségek Kísérlet. Dörzsöljünk meg egy PVC-csövet szőrme segítségével és helyezzük el egy tűhegyre, hogy könnyedén tudjon forgásba jönni. Egy másik PVC-csövet is dörzsöljünk meg a szőrmével és közelítsünk az előző rúd megdörzsölt feléhez. Dörzsöléssel a testek elektromos állapotba hozhatók, és az azonos állapotban lévő testek között taszítást tapasztalunk. A rúd elforog, méghozzá távolodva. Kísérlet. Egy műanyagpohárra helyezzünk el egy üres konzervdobozt, melyen egy kis papírlap lóg. A feltöltött PVC-csövet érintsük hozzá a fémhez. A rudat ha végighúzzuk a doboz peremén, akkor lesz a hatás a legjobb. A papírlap szétáll és bárhol fogjuk meg a fémet, egy kis szikrakisülést tapasztalunk. Kísérlet. A korábbi kísérletben használt tűn lévő töltött műanyag rúdhoz egy tiszta törlőkendővel megdörzsölt üvegrúddal közelítsünk. Létezik egy másfajta elektromos állapot is, és a másképp töltött tárgyak között vonzást tapasztalunk. A rúd forgásba jön, de most közeledik. Kísérlet. Helyezzünk el a tűre egy olyan PVC-csövet, amit nem dörzsöltünk meg. Közelítsünk először töltött műanyag rúddal, majd pedig feltött üvegrúddal. Mindkét esetben vonzást tapasztalunk, a jelenség neve polarizáció. Kísérlet. Töltsünk fel szőrmével dörzsölt műanyagrúddal két elektroszkópot és érintsük össze. Ez után az egyiket dörzsölt üveggel töltsük fel és úgy érintsük össze a töltött konzervdobozokat. Első esetben semmi nem történik, a töltöttség megmarad, a másodikban szikrakisülés jelzi, hogy a töltöttség megszűnt. Kísérlet. Az asztalon egy töltetlen fémhengerhez egy feltöltött rúddal közelítünk. A fémben lévő töltések elmozdulnak, a rúddal ellentétes töltések megjelennek a rúdhoz közelebbi részen, a megegyezőek a távoli részre mennek. 35. Házi feladat. Közelítsünk vékony vízsugárhoz először pozitív, majd negatív töltésű rudakkal. Mi történik az egyes esetekben? 35. Szorgalmi feladat. Adjunk részletes magyarázatot az előbbi jelenségre!

4 óra. Az elektromos állapot 36. óra Az elektromos állapot Elektromos állapot: Már az ókori görögök is tapasztalták, hogy a megdörzsölt borostyánkő (ηλɛκτ ρoν) magához vonz apró dolgokat. Kétféle állapot (pozitív és a negatív) létezik. Megállapodás szerint a műanyag negatív lesz, közben amivel dörzsöltük szőrme pozitív. Az üveg pozitív lesz, a kendő, amivel dörzsöltük negatív. Az elektromos töltések: Az atomok pozitív protonokból, negatív elektronokból és semleges neutronokból épülnek fel. Az atomok semlegesek, a p + és az e ugyanannyi bennük. Dörzsöléskor egyik anyagról elektronok kerülnek át a másik anyagra, így az egyik pozitív lesz az e hiány miatt, a másik negatív az e többlet miatt. A vezető és a szigetelő: A fémekben (illetve egyes oldatokban) könnyen mozgó töltések vannak, de pl. műanyagokban, üvegben az elektronok helyhez kötöttek, nehezebben tudnak elmozdulni. A szigetelők csak a dörzsölés helyén töltődnek fel, de a vezetők töltöttsége az egész testre kiterjed. A töltöttség mérése: Az elektroszkópban a fémlemezeken a töltés mindenfelé szétoszlik, ezért eltávolodnak attól függőn, hogy mekkora a töltöttség. Megosztás fémekben: Ha közelítünk egy pozitívra töltött üvegrúddal egy elektroszkóphoz, töltést jelez, ugyanis a delokalizált elektronok az üveghez közelre gyűlnek, hiányuk a másik oldalon pozitív töltöttségként észlelhető. Polarizáció szigetelőkben: A rendezetlenül álló dipólusok elfordulnak, és vonzást tapasztalunk bármilyen fajta töltöttségű rúd közelítésekor. Apoláris molekulák esetében kis pólusok alakulhatnak ki, a töltések a molekulán belül átrendeződnek. A töltésmegmaradás törvénye: Zárt rendszer elektromos össztöltése állandó. Hétköznapi példák: pulóver levétele, elektosztatikus festés, fénymásológép, cica 36. Házi feladat. Mit tudsz az elektromosság élettani hatásáról? 36. Szorgalmi feladat. Keress érdekességeket a villámokról!

5 37. óra Coulomb törvénye 37. óra. Coulomb törvénye 5.

6 óra. Az elektromos mező 38. óra Az elektromos mező

7 39. óra A szuperpozíció 39. óra. A szuperpozíció 7.

8 óra. Feladatok 40. óra Feladatok Ezen az órán várható egy rövid számonkérés

9 41. óra. Az elektromos erővonalak óra Az elektromos erővonalak

10 óra. Ekvipotenciális felületek meghatározása 42. óra Ekvipotenciális felületek meghatározása

11 43. óra Feladatok 43. óra. Feladatok 11.

12 óra. Az elektromos mező munkája 44. óra Az elektromos mező munkája

13 45. óra Feszültség, potenciál 45. óra. Feszültség, potenciál 13.

14 óra. Vezetők elektrosztatikus térben 46. óra Vezetők elektrosztatikus térben Ezen az órán várható egy rövid számonkérés

15 47. óra. Kondenzátorok kapcsolása óra Kondenzátorok kapcsolása

16 óra. Az elektromos mező energiája 48. óra Az elektromos mező energiája Témazáró dolgozat bejelentése

17 49. óra Feladatok 49. óra. Feladatok 17.

18 óra. Összefoglalás 50. óra Összefoglalás

19 51. óra. Témazáró dolgozat megírása óra Témazáró dolgozat megírása