Εκπαιδευτικός Οργανισµός Ν. Ξυδάς 1

Transcript

1 Εκπαιδευτικός Οργανισµός Ν. Ξυδάς 1

2 ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ 1: ΣΤΑΤΙΚΟΣ ΗΛΕΚΤΡΙΣΜΟΣ Εισαγωγή Έχεις αισθανθεί ποτέ τίναγµα βγάζοντας το µάλλινο πουλόβερ σου ή όταν ακουµπάς την πόρτα του αυτοκινήτου καθώς βγαίνεις από αυτό; Γιατί άραγε συµβαίνει αυτό; Το τίναγµα που αισθάνεσαι και στις δύο περιπτώσεις οφείλεται στο φαινόµενο του ηλεκτρισµού. Το σώµα σου και το πουλόβερ ή η πόρτα του αυτοκινήτου αντίστοιχα είναι ηλεκτρικά φορτισµένα. Παρόµοιο είναι και το παρακάτω φαινόµενο. Αν τρίψεις ένα καλαµάκι µε ένα µάλλινο ύφασµα και µετά πλησιάσεις το καλαµάκι στα µαλλιά σου, θα το αισθανθείς να «τραβάει» τα µαλλιά σου. Αυτό συµβαίνει γιατί µε την τριβή το καλαµάκι φορτίζεται ηλεκτρικά. 2 Εκπαιδευτικός Οργανισµός Ν. Ξυδάς

3 1 ο πείραµα Σκοπός: Να διαπιστώσεις ότι τα σώµατα που είναι όµοια φορτισµένα απωθούνται. Πειραµατική διαδικασία: Θα χρειαστείς: δύο καλαµάκια, κλωστή, ένα χαρτοµάντιλο και ένα χοντρό βιβλίο. Πάρε ένα πλαστικό καλαµάκι και δέσε στο µέσο του µια κλωστή. Βάλε την άλλη άκρη της κλωστής ανάµεσα στα φύλλα του βιβλίου, έτσι ώστε το καλαµάκι να κρέµεται, όταν ακουµπήσεις το βιβλίο στην άκρη ενός τραπεζιού. Τρίψε µε ένα χαρτοµάντιλο το καλαµάκι που κρέµεται από την κλωστή. Με το ίδιο χαρτοµάντιλο τρίψε ένα άλλο καλαµάκι. Προσοχή: Τα καλαµάκια που έτριψες δεν πρέπει να ακουµπήσουν σε κάποια µεταλλική επιφάνεια (π.χ. στα πόδια του τραπεζιού) ούτε στο σώµα σου, γιατί αποφορτίζονται. Πλησίασε το ένα καλαµάκι (από τη µεριά που το έτριψες) κοντά στο άλλο, χωρίς όµως να ακουµπήσουν µεταξύ τους. Τι παρατηρείς; Παρατήρηση Όταν στο καλαµάκι που κρέµεται πλησιάσουµε το καλαµάκι που κρατάµε, το καλαµάκι που κρέµεται αποµακρύνεται. Εκπαιδευτικός Οργανισµός Ν. Ξυδάς 3

4 2 ο πείραµα Σκοπός: Να διαπιστώσεις ότι τα σώµατα που είναι διαφορετικά φορτισµένα έλκονται. Πειραµατική διαδικασία: Θα χρειαστείς το καλαµάκι που κρέµεται από την κλωστή του 1 ου πειράµατος. Τρίψε µε ένα χαρτοµάντιλο το καλαµάκι που κρέµεται. Πλησίασε στο καλαµάκι το σηµείο του χαρτοµάντιλου που έτριψες σε αυτό, χωρίς όµως το χαρτοµάντιλο να ακουµπήσει το καλαµάκι. Τι παρατηρείς; Παρατήρηση Όταν φέρνουµε το χαρτοµάντιλο κοντά στο καλαµάκι, παρατηρούµε ότι το καλαµάκι πλησιάζει προς το χαρτοµάντιλο. Εξήγηση Έχεις µάθει ότι τα υλικά σώµατα αποτελούνται από άτοµα. Τα άτοµα αποτελούνται από σωµατίδια που έχουν ηλεκτρικό φορτίο. Τα ηλεκτρικά φορτία µπορεί να είναι θετικά ή αρνητικά. Τα πρωτόνια στον πυρήνα των ατόµων είναι θετικά φορτισµένα και τα ηλεκτρόνια που περιφέρονται γύρω από τον πυρήνα είναι αρνητικά φορτισµένα. Τα άτοµα όµως είναι ηλεκτρικά ουδέτερα, γιατί το συνολικό αρνητικό φορτίο των ηλεκτρονίων εξουδετερώνεται από το συνολικό θετικό φορτίο των πρωτονίων. Όταν κάποια σώµατα τρίβονται, µπορεί να µεταφερθούν ηλεκτρόνια από το ένα σώµα στο άλλο (προσοχή, µπορούν να µεταφερθούν µόνο τα ηλεκτρόνια και όχι τα πρωτόνια). Το σώµα που παίρνει ηλεκτρόνια, δηλαδή αρνητικά φορτία, φορτίζεται αρνητικά. Το σώµα από το οποίο φεύγουν τα ηλεκτρόνια φορτίζεται θετικά (αφού φεύγουν αρνητικά φορτία, οπότε υπερισχύουν τα θετικά φορτία). Στο 1 ο πείραµα, όταν τρίψαµε το καλαµάκι µε το χαρτοµάντιλο, µεταφέρθηκαν ηλεκτρόνια από το χαρτοµάντιλο στο καλαµάκι. Έτσι το καλαµάκι φορτίστηκε αρνητικά, αφού πήρε ηλεκτρόνια, και το χαρτοµάντιλο φορτίστηκε θετικά, αφού έχασε ηλεκτρόνια. Οµοίως και το δεύτερο καλαµάκι που τρίψαµε στο χαρτοµάντιλο φορτίστηκε αρνητικά. Όταν πλησιάσαµε το ένα καλαµάκι στο άλλο, 4 Εκπαιδευτικός Οργανισµός Ν. Ξυδάς

5 αποµακρύνθηκαν µεταξύ τους. Αυτό έγινε γιατί τα δύο καλαµάκια ήταν όµοια φορτισµένα (και τα δύο αρνητικά). ηλαδή τα όµοια φορτία απωθούνται. Τα όµοια φορτία τα λέµε και οµώνυµα. Στο 2 ο πείραµα, όταν τρίψαµε το καλαµάκι µε το χαρτοµάντιλο, µεταφέρθηκαν ηλεκτρόνια από το χαρτοµάντιλο στο καλαµάκι. Έτσι το καλαµάκι φορτίστηκε αρνητικά αφού πήρε ηλεκτρόνια, και το χαρτοµάντιλο φορτίστηκε θετικά, αφού έχασε ηλεκτρόνια. Όταν φέραµε το χαρτοµάντιλο κοντά στο καλαµάκι, πλησίασε το ένα στο άλλο. Αυτό έγινε γιατί τα δύο σώµατα ήταν αντίθετα φορτισµένα (το ένα θετικά φορτισµένο και το άλλο αρνητικά). ηλαδή τα αντίθετα φορτία έλκονται. Τα αντίθετα φορτία τα λέµε και ετερώνυµα. Προσοχή: κατά την τριβή δε δηµιουργείται φορτίο, απλά µεταφέρονται ηλεκτρόνια από το ένα σώµα στο άλλο. Συµπέρασµα Το καλαµάκι και το χαρτοµάντιλο έλκονται, γιατί είναι φορτισµένα διαφορετικά. Τα δύο καλαµάκια απωθούνται γιατί είναι φορτισµένα όµοια. Έχεις µάθει ότι υπάρχουν δύο είδη φορτίων. Το θετικό φορτίο των πρωτονίων Το αρνητικό φορτίο των ηλεκτρονίων Τα φορτία δε δηµιουργούνται ούτε εξαφανίζονται. Όταν όµως κάποια σώµατα τρίβονται, µπορεί να µεταφερθούν ηλεκτρόνια από το ένα σώµα στο άλλο. Τότε το σώµα που πήρε ηλεκτρόνια έχει περισσότερα ηλεκτρόνια από πρωτόνια. Το σώµα που έδωσε ηλεκτρόνια έχει περισσότερα πρωτόνια από ηλεκτρόνια. Όταν προσθέτουµε ηλεκτρόνια σε ένα σώµα, αυτό φορτίζεται αρνητικά Όταν αφαιρούµε ηλεκτρόνια από ένα σώµα, αυτό φορτίζεται θετικά Όταν τρίβουµε το καλαµάκι µε το χαρτοµάντιλο, µεταφέρονται ηλεκτρόνια από το χαρτοµάντιλο στο καλαµάκι. Το καλαµάκι φορτίζεται αρνητικά Το χαρτοµάντιλο φορτίζεται θετικά Εκπαιδευτικός Οργανισµός Ν. Ξυδάς 5

6 Εργασίίες βιιβλίίου 1. Μπορείς να εξηγήσεις το τίναγµα που νιώθεις, όταν βγάζεις το πουλόβερ σου; Το σώµα µου και το πουλόβερ φορτίζονται ηλεκτρικά, καθώς λόγω της τριβής γίνεται µεταφορά ηλεκτρονίων. Γι αυτό αισθανόµαστε το τίναγµα. 2. Πώς εξηγείς το τίναγµα που νιώθουµε µερικές φορές, όταν βγαίνουµε από το αυτοκίνητο; Όταν το αυτοκίνητο κινείται, λόγω τριβών φορτίζεται ηλεκτρικά. Όταν βγαίνοντας από το αυτοκίνητο ακουµπάµε την πόρτα, τα φορτία περνάνε από το σώµα µας και πηγαίνουν στο έδαφος. Γι αυτό αισθανόµαστε το τίναγµα. 6 Εκπαιδευτικός Οργανισµός Ν. Ξυδάς

7 Επιπλέον εργασίες 1. Συµπλήρωσε τα κενά µε τις κατάλληλες λέξεις. 1. Οι δύο µεταλλικές σφαίρες έχουν το ίδιο φορτίο, άρα.. 2. Οι δύο µεταλλικές σφαίρες έχουν αντίθετο φορτίο, άρα Οι δύο µεταλλικές σφαίρες απωθούνται, άρα έχουν... φορτίο. 4. Οι δύο µεταλλικές σφαίρες έλκονται, άρα έχουν... φορτίο. Απάντηση 1. απωθούνται, 2. έλκονται, 3. το ίδιο, 4. αντίθετο Εκπαιδευτικός Οργανισµός Ν. Ξυδάς 7

8 2. Τρίβουµε µια γυάλινη ράβδο µε µεταξωτό ύφασµα, οπότε ηλεκτρίζεται θετικά. Ποια από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή; Η ράβδος ηλεκτρίστηκε θετικά γιατί: α) πήρε ηλεκτρισµένα σωµατίδια από την ατµόσφαιρα β) µεταφέρθηκαν θετικά φορτισµένα σωµατίδια από το ύφασµα στη ράβδο γ) µεταφέρθηκαν αρνητικά φορτισµένα σωµατίδια από τη ράβδο στο ύφασµα δ) τα αρνητικά σωµατίδια της ράβδου µετατράπηκαν µε την τριβή σε θετικά Η σωστή απάντηση είναι η γ) µεταφέρθηκαν αρνητικά φορτισµένα σωµατίδια από τη ράβδο στο ύφασµα. Συγκεκριµένα µε την τριβή µεταφέρθηκαν ηλεκτρόνια από τη ράβδο στο ύφασµα. Έτσι η ράβδος έχασε αρνητικά φορτία και φορτίστηκε θετικά. Θυµήσου ότι δεν είναι δυνατό να µεταφερθούν πρωτόνια, δηλαδή θετικά φορτισµένα σωµατίδια. 3. Κάνε τη σωστή αντιστοίχιση. Σώµα που δεν είναι ηλεκτρισµένο Σώµα θετικά φορτισµένο Σώµα αρνητικά φορτισµένο Έχει περισσότερα πρωτόνια από ηλεκτρόνια Έχει τον ίδιο αριθµό πρωτονίων και ηλεκτρονίων Έχει περισσότερα ηλεκτρόνια από πρωτόνια Σώµα που δεν είναι ηλεκτρισµένο Έχει τον ίδιο αριθµό πρωτονίων και ηλεκτρονίων Σώµα θετικά φορτισµένο Έχει περισσότερα πρωτόνια από ηλεκτρόνια Σώµα αρνητικά φορτισµένο Έχει περισσότερα ηλεκτρόνια από πρωτόνια Θυµήσου ότι τα πρωτόνια είναι θετικά φορτισµένα και τα ηλεκτρόνια είναι αρνητικά φορτισµένα. 8 Εκπαιδευτικός Οργανισµός Ν. Ξυδάς

9 ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ 2: ΤΟ ΗΛΕΚΤΡΟΣΚΟΠΙΟ Εισαγωγή Πώς µπορούµε να καταλάβουµε αν ένα σώµα είναι φορτισµένο; Μπορούµε µε κάποιο τρόπο να διαπιστώσουµε αν το καλαµάκι είναι φορτισµένο; Στο προηγούµενο φύλλο εργασίας µάθαµε ότι τα ηλεκτρισµένα σώµατα έλκονται ή απωθούνται. Την έλξη ή την άπωση δύο σωµάτων µπορούµε να τη διαπιστώσουµε µε τις αισθήσεις µας και έτσι να καταλάβουµε ότι ένα σώµα είναι ηλεκτρισµένο. 1 ο πείραµα Σκοπός: Να διαπιστώσεις ότι δύο σώµατα απωθούνται όταν είναι όµοια φορτισµένα. Πειραµατική διαδικασία: Θα χρειαστείς: µία διαφάνεια, µάλλινο ύφασµα και ένα ψαλίδι. Κόψε µε το ψαλίδι δύο λωρίδες από τη διαφάνεια πλάτους περίπου πέντε εκατοστών. Τρίψε δυνατά κάθε λωρίδα στο µάλλινο ύφασµα. Μετά κράτησε την κάθε λωρίδα από τη µια άκρη και πλησίασε τη µία στην άλλη. Τι παρατηρείς; Εκπαιδευτικός Οργανισµός Ν. Ξυδάς 9

10 Παρατήρηση Οι δύο λωρίδες απωθούνται, δηλαδή αποµακρύνεται η µία από την άλλη. Εξήγηση Όταν τρίβουµε τις λωρίδες στο µάλλινο ύφασµα, γίνεται µεταφορά ηλεκτρονίων και οι λωρίδες φορτίζονται κατά τον ίδιο τρόπο, αποκτούν δηλαδή όµοιο φορτίο. Γι αυτό απωθούνται όταν πλησιάζουµε τη µία στην άλλη. 2 ο πείραµα Σκοπός: Να κατασκευάσεις ένα ηλεκτροσκόπιο µε το οποίο µπορείς να διαπιστώνεις αν ένα σώµα είναι ηλεκτρικά φορτισµένο. Πειραµατική διαδικασία: Θα χρειαστείς: ένα άδειο διαφανές γυάλινο µπουκάλι, αλουµινόχαρτο, ένα ψαλίδι, σύρµα, χαρτόνι, κολλητική ταινία, ένα χαρτοµάντιλο και ένα καλαµάκι. Κόψε µε το ψαλίδι δύο µικρά κοµµάτια από το αλουµινόχαρτο και άνοιξε στο καθένα από µία µικρή τρύπα στην άκρη τους. Λύγισε τη µία άκρη του σύρµατος (σαν τσιγκέλι) και πέρασέ την στα δύο κοµµάτια αλουµινόχαρτου από τις τρύπες που άνοιξες. Κόψε ένα µικρό κοµµάτι από το χαρτόνι, άνοιξε σ αυτό µια τρύπα και πέρασε από αυτήν την άλλη άκρη του σύρµατος. Στερέωσε το σύρµα µε την κολλητική ταινία πάνω στο χαρτόνι και τοποθέτησέ το στο µπουκάλι. Αυτό που κατασκεύασες είναι ένα ηλεκτροσκόπιο, µε το οποίο µπορούµε να διαπιστώσουµε αν ένα σώµα είναι ηλεκτρικά φορτισµένο. Τρίψε το καλαµάκι µε το χαρτοµάντιλο και πλησίασέ το στο ηλεκτροσκόπιο (κοντά στο σύρµα που εξέχει). Τι παρατηρείς; 10 Εκπαιδευτικός Οργανισµός Ν. Ξυδάς

11 Παρατήρηση Όταν πλησιάζουµε το καλαµάκι στο ηλεκτροσκόπιο, τα δύο φύλλα του αλουµινόχαρτου αποµακρύνονται το ένα από το άλλο, δηλαδή απωθούνται. Εξήγηση Όταν τρίβουµε το καλαµάκι µε το χαρτοµάντιλο, γίνεται µεταφορά ηλεκτρονίων και τα δύο σώµατα (το καλαµάκι και το χαρτοµάντιλο) φορτίζονται ηλεκτρικά. Όταν πλησιάζουµε το καλαµάκι στο σύρµα του ηλεκτροσκοπίου κινούνται ηλεκτρόνια και τα φύλλα του αλουµινόχαρτου, µέσω του σύρµατος, φορτίζονται όµοια. Έτσι απωθούνται µεταξύ τους και αποµακρύνεται το ένα από το άλλο. Τα φύλλα του αλουµινόχαρτου απωθούνται και όταν πλησιάσουµε στο ηλεκτροσκόπιο το χαρτοµάντιλο µε το οποίο τρίψαµε το καλαµάκι. Αυτό συµβαίνει γιατί και το χαρτοµάντιλο φορτίστηκε µε την τριβή. Αν πλησιάσουµε ένα φορτισµένο σώµα στο ηλεκτροσκόπιο (είτε αυτό είναι θετικά είτε είναι αρνητικά φορτισµένο) θα παρατηρήσουµε τα φύλλα του αλουµινόχαρτου να απωθούνται. Συµπέρασµα ύο σώµατα απωθούνται όταν έχουν το ίδιο φορτίο. Τα φύλλα του αλουµινόχαρτου µοιάζουν µε τις διαφάνειες του προηγούµενου πειράµατος. Τόσο τα φύλλα του αλουµινόχαρτου όσο και τα κοµµάτια της διαφάνειας απωθούνται µεταξύ τους όταν φορτίζονται όµοια. Εκπαιδευτικός Οργανισµός Ν. Ξυδάς 11

12 Εργασίίες βιιβλίίου 1. Μετά από τριβή οι δύο διαφάνειες συµπεριφέρονται όπως βλέπεις στις εικόνες. Πώς νοµίζεις ότι είναι φορτισµένες σε κάθε περίπτωση; Οι δύο διαφάνειες έλκονται, άρα είναι αντίθετα φορτισµένες (η µία θετικά και η άλλη αρνητικά φορτισµένη). Οι δύο διαφάνειες απωθούνται, άρα είναι όµοια φορτισµένες (ή και οι δύο θετικά ή και οι δύο αρνητικά φορτισµένες). 2. Το αγόρι προσπαθεί να ακουµπήσει το κόκκινο µπαλόνι στο µπλε, αλλά δυσκολεύεται. Μπορείς να εξηγήσεις γιατί συµβαίνει αυτό; Τα µπαλόνια είναι όµοια φορτισµένα, γι αυτό απωθούνται και δεν µπορεί το ένα να ακουµπήσει στο άλλο. Τα δύο µπαλόνια µπορούν να φορτιστούν όµοια, αν τρίψουµε το καθένα π.χ. µε ένα µάλλινο ύφασµα. 12 Εκπαιδευτικός Οργανισµός Ν. Ξυδάς

13 Επιπλέον εργασίες 1. Μας βοηθάει να διαπιστώσουµε αν ένα σώµα είναι ηλεκτρικά φορτισµένο: α. Το ηλεκτροσκόπιο β. Ένα χαρτοµάντιλο γ. Ένα κοµµάτι µάλλινο ύφασµα. Βρες τη σωστή απάντηση. Η σωστή απάντηση είναι η α. Το ηλεκτροσκόπιο. Με το χαρτοµάντιλο ή το µάλλινο ύφασµα µπορούµε να φορτίσουµε ένα σώµα τρίβοντάς το. 2. Ένα σώµα φορτίζεται ηλεκτρικά: α. Μόνο όταν το τρίψουµε µε µάλλινο ύφασµα ή µε χαρτοµάντιλο. β. Μόνο όταν το ακουµπήσουµε σε κάποιο ηλεκτρισµένο σώµα. γ. Ακόµα και αν απλά το πλησιάσουµε σε ένα ηλεκτρισµένο σώµα. Βρες τη σωστή απάντηση. Η σωστή απάντηση είναι η γ. Ακόµα και αν απλά το πλησιάσουµε σε ένα φορτισµένο σώµα. Με ένα ηλεκτρισµένο σώµα είναι δυνατόν να ηλεκτρίσουµε ένα µη ηλεκτρισµένο σώµα, χωρίς τα δύο σώµατα να έρθουν σε επαφή µεταξύ τους. Έτσι, για παράδειγµα, µια ηλεκτρισµένη ράβδος µπορεί να έλκει µικρά κοµµατάκια χαρτιού ή ένα ηλεκτρισµένο µπαλόνι να κολλάει στον τοίχο. Εκπαιδευτικός Οργανισµός Ν. Ξυδάς 13