Elektrostatika elektricky-naboj.odg

Atom a elektrický náboj
Elektrování (nabití) těles
Jednotka elektrického náboje
Zařízení s elektrickým nábojem      
Kde pracujeme s nabitými tělesy    
Chování tělesa blízko náboje
Elektrické pole
Elektrický výboj
   

Atom a elektrický náboj obrázky

Zopakuj si Atomy a molekuly a Atom ze 6. r.

V jádře může být 1 až 118 p+. Počtem p+ je dán druh atomu (H, Fe, Ca…).
Periodická tabulka prvků, obr.

Počtem protonů rozlišujeme atomy prvků (H, Fe, Ca…).
118 druhů atomů - v jádře může být 1 až 118 p+.

Nejmenší možný elektrický náboj = náboj e- = elementární náboj.
Velikost
náboje  e-  = velikost náboje  p+  (mají opačné náboje).
Atom sám normálně nemá el. náboj (počet kladných p+ = počet záporných e).

(je elektricky neutrální)

IONT je atom, kterému vezmeme (či přidáme) e
Elektrony drží v atomu elektrická síla (malá) - lze je odebrat i přidat.
Protony a neutrony drží v jádru jaderné síly (nesmírně velké) proto:
Počet p+ ani n0 v atomu nelze měnit.

+ náboj má těleso, kterému chybí e-
náboj má těleso s nadbytkem e-

 


Zjisti název atomu se 13 (28, 71) protony v jádře.
Jaký (neutrální) atom má 16 (23, 51) e- v obalu?
Jak z atomu připravit iont?
Jaké 2 druhy iontů znáš?
Počet kterých částic lze v atomu měnit? Proč?

Elektrické naáboje - vzájemné působeníElektrování (nabití) těles

Nenabité těleso (elektricky neutrální) - v něm počet  e-  = počet  p+  (náboje se "vyruší").
Nabití (zelektrování) tělesa = přesun e z jednoho tělesa na druhé.

Nabité těleso:
- e- mu chybí nebo přebývají
- má proto elektrický náboj
- působí na ostatní tělesa elektrickou silou
Náboj záporně, náboj kladně a nenabité těleso neutrální (nenabité) na sebe působí (viz obrázek):

nabité nenabité
displej - - prach
sáček - - sklo okna

p+ se navzájem odpuzují elektrickými silami. Přesto se jádro nerozpadne (drží jej nesmírně silné jaderné síly).

Těleso lze nabít (zelektrovat = změnit počet e-):

+ náboj získá: sklo (tyč, sklenička), papír, hliník, vlasy, svetr (bavlna), toner
náboj získá: plast, PE sáček (mikroten), polystyren, igelit, nafukovací balónek, mrak, popílek v dýmu (-> odlučovač popílku)

Úkol: ukaž elektrické přitahování a odpuzování těles (++,  – –,  +–,  nabité a nenab.)   TĚLESA: mikrotenový. sáček (proužky), sklenička, tenké proužky z ubrousku, alobalu, umělé oblečení …

Jak (a proč) se k sobě chovají: ty a svlékaná mikina (plast), čůrek vody a nabitý balónek, papírky a pravítko, nab. mikroten. sáček a okno

Triboelektrický jev

(tribein = třít)
Vzájemným třením (nebo jen kontaktem) se některá tělesa el. nabijí.

 

děj +
jízda autem, let vzduch karoserie, letadlo
tisk papír tiskový válec
česání vlasy hřeben
svlečení uměl. oděvu,
chůze po koberci
člověk oděv z uměl. vláken,
koberec
tření plastové tyče látkou látka plastová tyč
tření skleněné tyče amalgam. kůží    skleň. tyč amalgam. kůže

Pozor: jiskra mezi nabitými tělesy může způsobit požár (přečerpávání benzinu, mlýn na obilí - prach …)

Triboelektrická řada w  horní těleso se nabije +, dolní se nabije —.
Video: fy ze všech stran, něm.(bal, voda, papí), dumy (voda, nabi+nenabi, had, chobo),  9aves talíře, bubl, voda, odpu domácí pokusy: balónek, hřeben, pravítko


Rozděl tělesa na nabitá + a –: balónek, proton, hřeben, papír, elektron, bavlněný svetr, vlasy, PET láhev.

Jaký náboj bude mít těleso, kterému a) vezmu e-,  b) přidám 2e-, c) vezmu 5e-

Podle tabulky urči např. počty p+ a e- částic v atomu Zn+,  F2-.

Jednotka elektrického náboje

Elektrický náboj je fyzikální veličina.
Značka: Q (quantity of charge)
Jednotka: 1 C (Coulomb)

1 Coulomb ≈ "hejno" 6.1018 e- = 6 000 000 000 000 000 000 e-
Charles-Augustin de Coulomb

POZN: např. dobíjecí tužkový monočlánek pojme až 9 000 C, autobaterie 150 000 C

Zařízení s elektrickým nábojem

Uzemnění = vodivé spojení se zemí (odvede každý náboj). Země nám může dodat i odebrat libovolně velký náboj.

Stačí stát nohama na zemi. Zakopaný drát = uzemnění hromosvodu.

Elektroskop - ručka se odpuzuje od stejně nabitého plechu. Větší náboj–>víc odpuzuje–>větší výchylka.

(totéž se děje při + i při – nabití)  elektroskop, výroba elektroskopu

Van de Graaffův generátor vysv - nabíjený pásek odnáší náboj na horní kopuli.

video Van de Graaf:IQLandia (ble vla hrot-iont-pohon)

Faradayova klec = ochranná vodivá klec - nepustí do svého vnitřku žádný náboj.
Užití: automobil - chrání proti blesku, elektronika (TV, PC, mobil…) má vnitřek chráněn kovovými plechy, stínění kabelu (PC, TV).

video cedníky, čl. v kleci, music.Tesla, prace-za-2-ti VVN1

Zajímavost:
Elektrický vítr (u hrotu se nabíjí částice vzduchu a odpuzují se tím) video nav-svi.
Větrem způsobený "tah" lze použít jako Iontový pohon letadla vid.


Kde pracujeme s nabitými tělesy 3pol, techma, matf epet

nabití tělesa opatření
letadlo (tření o vzduch) vybíjecí antény na křídle
auto  (tření o vzduch) odvedení náboje do Země (uhlík v pneumatikách)
čerpání paliva uzemnění cisterny i nádrže
rotační tisk (papír, látka…) uzemnění
manipulace s el. součástkami antistatické sáčky, rukavice, antistat. podlaha

Chování tělesa blízko náboje (bez dotyku)

Blízkost elektrického náboje -> e- v nenabitém tělese se přesunou (podle náboje toho tělesa).
Nenabité těleso se tak dočasně chová jako nabité.
Možnosti:

Po oddálení náboje se těleso stane zpět neutrálním.
Takto se přitahuje nabité a nenabité těleso (nabitý sáček - okno, nabitý balónek - proud vody…).

Ukázka: nabitý balónek u zdi, oddělení pepře a soli nabitou plastovou lžičkou, nabité těleso přitahuje proud vody (triky, awes). kuličky

Načrtni (náboje), co se stane s nenabitou plastovou lžičkou při a) dotyku b) přiblížení (+) náboje.
Načrtni (náboje), jak nabitý balónek přitahuje proud vody, malé papírky.


Elektrické pole

Kolem elektrického náboje je elektrické pole.

Elektrické pole popisují siločáry. Jejich směr byl dán směrem silového působení na testovací  +  náboj.

POZN: známe 3 silová pole:

silové pole popisují jej čáry pole je kolem pole působí na
gravitační siločáry každého tělesa všechna tělesa
magnetické magnetické indukční čáry zmagnetovaného tělesa feromagnetická tělesa
elektrické siločáry elektricky nabitého tělesa nabitá i nenabitá tělesa

načrtni síly na elektronElektrickým polem je přitahován: hřeben, svetr, toner…
Video: krupice, drátěná síť, zajím
Ukázka: phet

Načrtni síly působící na elektron v místech a-d:

Elektrická síla

Nabité těleso působí na ostatní tělesa elektrickou silou (prostřednictvím elektrického pole).
Elektrická síla závisí na:

Zajímavost:
Iontový pohon (elektrický vítr): model+princip let

Elektrické pole je pouze kolem …nabitých těles. Prostřednictvím tohoto pole působí těleso na ostatní tělesa …elektrickou silou. Touto silou se tělesa navzájem …přitahují nebo …odpuzují.


Elektrický výboj

Silné elektrické pole způsobí ve vzduchu odtržení elektronu z atomu –> iont –> vedení proudu –> jiskra (výboj).

Výboje: svíčka v motoru, "jiskry" při svlékání svetru, "jiskření" kontaktů elektromotoru, zvonku, "jiskra" při vypnutí vypínače, elektrický zapalovač plynu (ruční, na sporáku, v kotli)…
Blesk v přírodě ~ 1/4 s, 100 milionů V, tisíce °C.
Hrom, zahřmění = zvuk, vyvolaný bleskem (rychlost 330 m/s).
Vzdálenost bouřky = zpoždění hromu [s] × 330

Např. zpoždění 3 s: 3×330=990 ~bouřka je asi 1 km daleko

Hromosvod (správně bleskosvod) - bezpečně odvede náboj blesku do země.

Nebezpečí výboje: zranění (blesk), požár (čerpání benzinu), zničení elektroniky (montáž počítače)

Ukázky výbojů: zpomalený blesk 1účinek, travolta ,
klouzavý
Rozpojení vedení: 500kV , mix
Výboje - Tech.divy světa09-most v obl.(8:10).

 


Video: Tomáš Tyc, Krása fyziky - fyzika krásy (7. - 15. min) - přitahování, odpuzování nábojů, indukce
Prezentace: dum-Vích