Τρίτη, 8 Σεπτεμβρίου 2009

Ηλέκτριση με τριβή

Από το αξιόλογο site διδακτικής της Φυσικής του Ανδρέα Ιωάννη Κασσέτα

Το φαινόμενο ΗΛΕΚΤΡΙΣΗ ΜΕ ΤΡΙΒΗ

Για τη διδασκαλία των φαινομένων ΕΛΞΗ, ΑΠΩΣΗ και ΗΛΕΚΤΡΙΣΗ ΜΕ ΤΡΙΒΗ θεωρούμε ΑΝΑΓΚΑΙΟ «να πιάσουν με τα χέρια τους» οι διδασκόμενοι τα αντικείμενα, να αποπειραθούν να κρεμάσουν το ραβδάκι 1 – στην οριζόντια ράβδο που θα έχουμε φροντίσει να υπάρχει - με κλωστή ώστε αυτό να διατηρείται οριζόντιο, να τρίψουν τα ραβδάκια αρκετά με μάλλινο ή με μεταξωτό κομμάτι υφάσματος να το πλησιάσουν το ραβδάκι 2 στο ραβδάκι 1 ώστε να διακρίνουν ( ή να μην διακρίνουν και να ξαναδοκιμάσουν ) την έλξη ή την άπωση, να καταγράψουν στο φύλλο εργασίας ή στο τετράδιο, σε ξεχωριστές στήλες, α. τα γεγονότα και β. την περιγραφή τους με εργαλείο τις έννοιες θετικό και ηλεκτρικό φορτίο.

Η δράση πάνω στα αντικείμενα και η ενδεχόμενη επιτυχία του εγχειρήματος δημιουργεί στον διδασκόμενο ΑΠΟΛΑΥΣΗ, γεγονός διόλου ασήμαντο για τη διδασκαλία μας

Το ΚΑΛΑΜΑΚΙ με το οποίο ρουφάμε την πορτοκαλάδα προσφέρεται να είναι ο ΠΡΩΤΑΓΩΝΙΣΤΗΣ. Το βρίσκεις εύκολα, φορτίζεται εύκολα, κρεμιέται εύκολα και πάνω απ’ όλα «συγκινείται» εύκολα, τίθεται δηλαδή σε κίνηση με μικρή δύναμη έχει , όπως λένε οι φυσικοί, – σε σχέση με αντίστοιχα ραβδάκια - μικρή αδράνεια.

Μπορεί όμως να προκύψουν και ερωτήματα όπως

«Γιατί πρέπει το γυάλινο ραβδί να το τρίψουμε με μεταξωτό ύφασμα για να εκδηλωθεί το θετικό φορτίο; Αν το τρίψουμε με μάλλινο ή με τα μαλλιά τα δικά μας τι είδους φορτίο θα εκδηλωθεί ;»

« τι είδους φορτίο εκδηλώνεται στο αμάξωμα του αυτοκινήτου όταν τρέχει ;»

« τι είδους φορτίου θα αποκτήσει το καλαμάκι αν το τρίψουμε με πλαστική σακούλα;»

« τι είδους φορτίου εκδηλώνεται όταν κάποιος χαϊδεύει τα μαλλιά μιας κοπέλας;»

Αν θέλουμε απαντήσεις χρειάζεται να συμβουλευτούμε την τριβοηλεκτρική κλίμακα. Όχι για να την διδάκουμε στους μαθητές μας αλλά για να έχουμε μια ευρύτερη γνώση.

Η τριβοηλεκτρική κλίμακα

Τα «πάνω» δίνουν ηλεκτρόνια

στα «από κάτω τους» .

Αέρας

+++

ανθρώπινο χέρι

δέρματα

γούνα κουνελιού

γυαλί

χαλαζίας, quartz

ανθρώπινη τρίχα

μίκα

νάιλον

μαλλί

μόλυβδος

γούνα γάτας

μετάξι

αλουμίνιο

χαρτί

βαμβάκι


ατσάλι

ξύ λο

-

- - -

πλεξιγλάς

βουλοκέρι

κεχριμπάρι

πολυστυρένιο , καλαμάκι

μπαλόνι

ρητίνη

σκληρό καουτσούκ

νικέλιο

χαλκός

θειάφι

ασήμι

ορείχαλκος

συνθετικό καουτσούκ

χρυσάφι

ρεγιόν, τεχνητό μετάξι

πολυεστέρας

ζελατίνα, celluloid

Polystyrene

ορλόν, ακρυλικές ίνες

πολυουρεθάνη

σελοφάν

αφρολέξ

πολυαιθυλένιο, σελοτέιπ

πολυπροπυλένιο

βινύλιο, PVC

σιλικόνη

τεφλόν

εβονίτης

Στο πάνω μέρος ο αέρας, το ανθρώπινο χέρι, το δέρματα ζώων, η γούνα κουνελιού και το γυαλί, υλικά καθένα από οποία – αν τριφτεί με κάποιο από τα «κάτω από αυτό στην κλίμακα» - εκδηλώνει ΘΕΤΙΚΟ φορτίο.

Σε θεώρηση Μικρόκοσμου καθένα από τα υλικά αυτά αποδίδει ηλεκτρόνια στο άλλο υλικό

- ευρισκόμενο κάτω από αυτό στην κλίμακα - με το οποίο τρίβεται.

Καθώς κατεβαίνουμε συναντάμε τα υλικά μέχρι και το χαρτί τα οποία -τριβόμενα με τα κάτω από αυτά - εκδηλώνουν, όλο και πιο δύσκολα -καθώς «κατηφορίζουμε» - ΘΕΤΙΚΟ ΦΟΡΤΙΟ.

Τα κάτω από το βαμβάκι ατσάλι και πλεξιγκλάς υλικά - τριβόμενα με κάποιο από τα υπερκείμενα στην κλίμακα - εκδηλώνουν δύσκολα ΑΡΝΗΤΙΚΟ ΦΟΡΤΙΟ. Καθώς «κατηφορίζουμε» συναντάμε υλικά τα οποία -τριβόμενα με τα με κάποιο από τα υπερκείμενα – εκδηλώνουν, όλο και πιο εύκολα, ΑΡΝΗΤΙΚΟ ΦΟΡΤΙΟ.

Σε θεώρηση Μικρόκοσμου καθένα από τα υλικά αυτά προσλαμβάνει ηλεκτρόνια από το σώμα – υπερκείμενο - με το οποίο τρίβεται.

1. Ένας αποτελεσματικός τρόπος – όχι βέβαια ο μοναδικός – για να φορτίσουμε ΘΕΤΙΚΑ ένα γυάλινο αντικείμενο είναι να το τρίψουμε με μάλλινο ύφασμα ή με μεταξωτό. Η επιλογή ΜΕΤΑΞΩΤΟ είναι η καλύτερη.

2.Για να φορτίσουμε ΑΡΝΗΤΙΚΑ το κεχριμπάρι ένας αποτελεσματικός τρόπος είναι να το τρίψουμε με γούνα, με μάλλινο ύφασμα αλλά και με το χέρι μας. Η επιλογή ΓΟΥΝΑ είναι η καλύτερη. Το κεχριμπάρι είναι απολιθωμένο ρετσίνι δέντρων.

Image:Gouttes-drops-resine-2.jpg

Για πολλούς αιώνες, οι Έλληνες το έλεγαν ΗΛΕΚΤΡΟΝ. Άρχισαν να το λένε «κεχριμπάρι» τότε που ζούσαν στην Οθωμανική αυτοκρατορία και υιοθέτησαν την τουρκική ονομασία KEHRIBAR. Κάτι ανάλογο βέβαια έκαναν με το καρπούζι, με το φουντούκι, με το ταβάνι, με το ντουβάρι, με το καζάνι και με ένα σωρό λέξεις της καθημερινής ζωής. Αντίστοιχα και οι Τούρκοι δανείστηκαν λέξεις από τους Έλληνες.

Image:Insects in baltic amber.jpg ΚΕΧΡΙΜΠΑΡΙ

3. Όταν τρέχει το αυτοκίνητο, φορτίζεται από την επαφή με τον αέρα. Το ηλεκτρικό φορτίο στην επιφάνεια του αυτοκινήτου είναι πάντα ΑΡΝΗΤΙΚΟ.

4. Στη βάση της κλίμακας βρίσκεται ο ΕΒΟΝΙΤΗΣ. Είναι σαν σκληρό καουτσούκ. Με αυτόν φτιάχνουν τις μπάλες του μπόουλινγκ καθώς και τα επιστόμια στα σαξόφωνα. Με οποιοδήποτε υλικό – εκτός από βαμβάκι - και να τον τρίψουμε τον εβονίτη εκδηλώνει εύκολα αρνητικό φορτίο. Εκδηλώνει έντονη προθυμία να δεχθεί ηλεκτρόνια. Στο σχολικά εργαστήρια υπάρχουν συνήθως ράβδοι εβονίτη που προσφέρονται για την εκδήλωση αρνητικού φορτίου. Κάτι ανάλογο ισχύει και με το τεφλόν.

ΕΒΟΝΙΤΗΣ

Κατά το τρίψιμο, καθώς τα δύο σώματα έρχονται σε επαφή, σε τμήματα των δύο

επιφανειών, δημιουργείται χημικός δεσμός. Πρόκειται για τη λεγόμενη

«συνάφεια» κατά την οποία ηλεκτρικό φορτίο μεταφέρεται από το ένα

σώμα στο άλλο ώστε να βρεθούν σεισορροπία τα ηλεκτροχημικά δυναμικά

animation of walking on carpet (18k)

Δεν υπάρχουν σχόλια: