Elektryzowanie przez dotyk

około 12 minut
W tej lekcji1/11

Do metalowej kulki wiszącej na nitce zbliżasz potarty pręt. Kulka skacze do niego jak zaczarowana, dotyka go — i w tej samej sekundzie odskakuje jak oparzona. Chwilę temu się przyciągały, teraz uciekają od siebie, a przecież nikt niczego nie zmienił. Cała tajemnica mieści się w jednym ułamku sekundy: w momencie dotknięcia.

Dotyk przekazuje elektrony

Elektryzowanie przez dotyk polega na tym, że czymś już naelektryzowanym dotykasz ciała obojętnego. Najlepiej wychodzi z przewodnikami, bo w metalu elektrony przemieszczają się swobodnie po całej bryle.

Po rozdzieleniu oba ciała mają ten sam znak

Gdy pręt jest naładowany dodatnio, elektronów mu brakuje, więc idą one w drugą stronę: z kulki na pręt. Kulce ubywa elektronów, przeważają w niej protony i kulka robi się dodatnia.

kulkaodpychanie po dotyku
Kulka odepchnięta zaraz po dotknięciu; pręt został poza kadrem z lewej strony

Ładunek się dzieli, a nie mnoży

Pręt oddaje kulce tylko część swojego ładunku, więc zostaje mu mniej niż na początku — ale nadal jest naelektryzowany. Suma ładunków obu ciał przed dotknięciem i po nim jest taka sama; to znana ci zasada zachowania ładunku.

Gdy ciała są identyczne, ładunek dzieli się między nie po równo: kulka z ładunkiem 6 nC dotknięta do takiej samej obojętnej kulki zostawia obu po 3 nC.

Tarcie kontra dotyk

Tarcie. Pocierasz o siebie dwa różne materiały i elektrony przechodzą z jednego na drugi. To, które je przyjęło, jest ujemne, a to, które je oddało — dodatnie. Znaki wychodzą przeciwne, więc ciała się przyciągają.

linijkaprzyciąganie po tarciu
Potarta linijka przyciągana do włosów, które zostały poza kadrem z lewej strony

Elektroskop — ładujemy go dotykiem

  1. 1

    Zaczynamy od elektroskopu obojętnego. Nadmiaru ładunku w nim nie ma, więc listki nie mają powodu się rozchylać.

    qelektroskop=0 Cq_{\text{elektroskop}} = 0\ \text{C}
  2. 2

    Pocierasz plastikowy pręt o wełniany sweter. Pręt zbiera nadmiar elektronów, czyli elektryzuje się ujemnie.

    qpręt<0q_{\text{pręt}} < 0
  3. 3

    Dotykasz prętem główki elektroskopu. Nadmiarowe elektrony odpychają się nawzajem, więc korzystają z okazji i przechodzą na metal.

  4. 4

    Metal jest przewodnikiem, więc elektrony rozbiegają się po całym elektroskopie: przez główkę, przez pręt, aż do listków. Każdy listek dostaje swoją porcję ładunku ujemnego.

    qlistek 1<0,qlistek 2<0q_{\text{listek 1}} < 0,\quad q_{\text{listek 2}} < 0
  5. 5

    Nic nie popycha listków z zewnątrz — mają ładunki tego samego znaku, a jednoimienne się odpychają, więc uciekają od siebie tak daleko, jak pozwala im zawieszenie.

  6. 6

    Odsuwasz pręt, a listki zostają rozchylone. Ładunek nie odszedł razem z prętem — został na elektroskopie na dobre. Im większy ładunek przekażesz, tym szerzej listki się rozejdą, i właśnie dlatego elektroskop jest przyrządem: pokazuje, czy ciało jest naelektryzowane i mniej więcej jak mocno.

Wszystkie kroki za Tobą!

Wszystkie 6 kroków odsłonięte.

Twoja kolej

Naelektryzowanym ujemnie prętem dotykasz obojętnej metalowej kulki. Jaki znak ma ładunek kulki zaraz po dotknięciu?

Pułapka! Po dotknięciu ciała się nie przyciągają, tylko odpychają

Elektryzowanie kojarzy się z przyciąganiem: linijka zbiera skrawki papieru, balonik wisi na ścianie. Stąd odruch: skoro dotknięcie to jeszcze bliższy kontakt, to ciała tym bardziej się przykleją. Jest odwrotnie.

Uziemienie — jak rozładować naelektryzowane ciało

  1. 1

    Zaczynamy od elektroskopu naładowanego ujemnie. Nadmiar elektronów chętnie by się rozbiegł, ale nie ma dokąd: podstawka jest z izolatora, a powietrze wokół też jest izolatorem.

    qelektroskop<0q_{\text{elektroskop}} < 0
  2. 2

    Dotykasz główki elektroskopu palcem. W tym momencie dokładasz do układu największy przewodnik, jaki jest pod ręką: własne ciało połączone z Ziemią.

  3. 3

    Nadmiarowe elektrony natychmiast z tego korzystają. Odpychając się nawzajem, uciekają tam, gdzie mają najwięcej miejsca — przez twoją rękę do Ziemi. Ziemia jest tak ogromna, że ta porcja ładunku po prostu w niej ginie.

  4. 4

    Elektroskop jest znowu elektrycznie obojętny. Nazywamy to uziemieniem, czyli odprowadzeniem ładunku do Ziemi.

    qelektroskop=0 Cq_{\text{elektroskop}} = 0\ \text{C}
  5. 5

    Gdyby elektroskop był naładowany dodatnio, uziemienie zadziałałoby tak samo, tylko elektrony pobiegłyby w przeciwną stronę: z Ziemi przez twoją rękę na elektroskop, aż uzupełnią braki. Efekt końcowy jest identyczny — ciało obojętne.

  6. 6

    Uziemienie nie jest sztuczką z pracowni. Cysternę z paliwem przed przepompowaniem podłącza się przewodem do ziemi, żeby ładunek zebrany przy przepływie cieczy nie skoczył iskrą. Z tego samego powodu technik dotyka obudowy komputera, zanim weźmie do ręki delikatną kartę.

Wszystkie kroki za Tobą!

Wszystkie 6 kroków odsłonięte.

Twoja kolej

Metalowa kulka A ma ładunek 8 nC. Dotykasz nią identycznej, obojętnej kulki B i rozsuwasz je. Potem kulką B dotykasz trzeciej identycznej, obojętnej kulki C. Jaki ładunek w nC ma teraz kulka C?

Ściąga do zapamiętania

Na czym polega elektryzowanie przez dotyk i po czym poznać je bez żadnego pomiaru?

Naelektryzowane ciało dotyka obojętnego i przechodzą między nimi elektrony — aż oba mają ładunek tego samego znaku, więc po dotknięciu ciała się odpychają.
• Ładunek się dzieli, a nie mnoży: suma przed i po dotknięciu jest ta sama, a identyczne ciała dostają po równo.
• Różnica wobec tarcia: po tarciu ładunki są przeciwne i ciała się przyciągają; po dotyku znak jest ten sam i ciała się odpychają.
• Elektroskop: oba listki dostają ładunek tego samego znaku, więc się rozchylają — im większy ładunek, tym szerzej.
• Uziemienie: dotknięcie ręką odprowadza nadmiar ładunku do Ziemi, listki opadają, a ciało wraca do stanu obojętnego, czyli q=0 Cq = 0\ \text{C}.

Sprawdź się!

Odpowiedziano na 0 z 5 pytań

Skróty klawiszowe quizu: klawisze od 1 do 4 wybierają odpowiedź, Enter sprawdza, a po sprawdzeniu przechodzi do następnego pytania. Każdy przycisk możesz też wybrać Tabem i Spacją.

1

Naelektryzowanym prętem dotknięto obojętnej metalowej kulki. Jak pręt i kulka działają na siebie zaraz po dotknięciu?

2

Dodatnio naelektryzowanym prętem dotykasz obojętnej metalowej kulki. Co się dzieje?

3

Czym różni się wynik elektryzowania przez tarcie od wyniku elektryzowania przez dotyk?

4

Dlaczego listki naładowanego elektroskopu rozchylają się na boki?

5

Dotykasz palcem główki naładowanego elektroskopu z rozchylonymi listkami. Co się stanie?

Następny temat
Indukcja elektrostatyczna