Elektrostatika elektricky-naboj.odg

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?

Elektrování (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 , náboj a nenabité těleso na sebe působí (viz obrázek):

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

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

• třením (sáček, oblékání, česání…), třením o vzduch (auto, letadlo)
• dotykem s nabitým tělesem (obrazovka - papír…)
• ionizujícím zářením (trampolína na slunci, UV na zinek …)

+ 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.

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
    vysvětlení názorn,

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⁺,  F^2-.

Jednotka elektrického náboje

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:vysvětl-názorn, 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

Anim: Vašč-Va-de
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

• člověk svou činností (i nechtěně) nabíjí sebe i tělesa kolem:

• popílek (-) v dýmu (-> odlučovač popílku)
• tonerový válec (-) v laserové tiskárně (-> přitahuje=nabírá toner ze zásobníku) vysvětl, wiki
• stříkání barvou (nabití barvy)
• elektrostatické třídění rudy (podobně jako pepř)

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:

• e^- se přesunou z jedné části tělesa na druhou (vodiče)
• částice tělesa se "natočí" jedním směrem (izolanty)

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:

Elektrickým polem je přitahován: hřeben, svetr, toner…
Video: krupice, drátěná síť, zajím
Ukázka: phet, Vašč-pole

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:

• velikosti náboje: náboj - síla
• vzdálenosti těles: vzdálenost - síla

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 1, účinek, travolta, klouzavý, Rozpojení vedení: 500kV , mix
Blesk-infografika
Výboje - Tech.divy světa09-most v obl.(8:10).
Lichtenbergovy obrazce - Tajemství pří., fyzm

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

Vliv + a - iontů: energiezivota

Video: 9 triků se statickou elektřinou (5:38 min)