Elektryzowanie przez tarcie

około 10 minut

W tej lekcji1/9

Potrzyj balonik o włosy i przyłóż do ściany — zostanie na niej wisieć. A zimą, gdy sięgasz do klamki, potrafi strzelić iskra. To ta sama historia: coś przeskoczyło z jednego ciała na drugie.

Tarcie nie tworzy ładunku — ono go PRZENOSI

W zwykłym ciele jest tyle samo dodatnich protonów co ujemnych elektronów, więc jest ono elektrycznie obojętne.

Cząstki ciała stałego drgają wokół swoich miejsc — to z nich tarcie wyrywa elektrony

O znaku decyduje para materiałów

Elektrony idą tam, gdzie są trzymane mocniej. Balonik potarty o włosy robi się ujemny, bo guma trzyma elektrony mocniej niż włos i mu je zabiera.

Balonik i włosy — krok po kroku

1
Elektroskop, czyli przyrząd do wykrywania ładunku — na razie nie ma czego wykrywać
Przed pocieraniem oba ciała są obojętne: tyle samo protonów co elektronów.
$q_{\text{balonik}} = 0\ \text{C},\quad q_{\text{włosy}} = 0\ \text{C}$
2
Pocierasz. Atomy stykają się bardzo blisko, a włosy trzymają swoje elektrony słabiej niż guma balonika.
3
Część elektronów przechodzi z włosów na balonik. Nic nie znika i nic nie powstaje — te same elektrony są teraz gdzie indziej.
4
Ten sam elektroskop po dotknięciu balonikiem: nadmiar elektronów rozpycha listki
Balonik ma nadmiar elektronów, więc jest naładowany ujemnie. Włosom ich brakuje, więc mają ładunek dodatni — co do wartości dokładnie taki sam.
$q_{\text{balonik}} = -q_{\text{włosy}}$
Wskazówka
Suma ładunków dalej wynosi zero. Nic się nie zgubiło — tylko przesunęło.

Wszystkie kroki za Tobą!

Twoja kolej

Pręt szklany potarto suknem. Szkło oddało część elektronów. Jaki ładunek ma teraz pręt — dodatni czy ujemny?

Pułapka! Protony się nie przenoszą, a ładunek nie bierze się znikąd

Dwa najczęstsze błędy w tym temacie:

1. Że wędrują protony. Nie wędrują. Protony siedzą w jądrze atomu, mocno związane — tarcie ich nie ruszy. Przenoszą się wyłącznie elektrony, bo te z zewnętrznych powłok są najsłabiej trzymane.

2. Że tarcie wytwarza ładunek. Też nie. Obowiązuje zasada zachowania ładunku: w układzie dwóch pocieranych ciał suma ładunków przed i po jest taka sama.

$q_1 + q_2 = 0$

Jeśli balonik zyskał −0,000001 C, to włosy mają dokładnie +0,000001 C. Ładunek się nie mnoży — on się rozdziela.

Trzy pary z pracowni — kto komu oddaje elektrony

1
Szklana pałeczka potarta suknem oddaje mu elektrony. Szkło zostaje dodatnie, sukno ujemne.
$q_{\text{szkło}} > 0,\quad q_{\text{sukno}} < 0$
2
Plastikowa linijka potarta o wełnę zabiera elektrony wełnie. Tu wychodzi odwrotnie niż ze szkłem.
$q_{\text{linijka}} < 0,\quad q_{\text{wełna}} > 0$
3
Balonik pocierany dwa razy dłużej: listki rozchylają się szerzej niż przed chwilą
Potrzyj dłużej, a przejdzie więcej elektronów i ładunek będzie większy. Tarcie dalej niczego nie wytwarza — po prostu przenosi go więcej.
Wskazówka
Dlatego po jednym muśnięciu balonik ledwo trzyma się ściany, a po dziesięciu sekundach pocierania wisi jak przyklejony.

Wszystkie kroki za Tobą!

Twoja kolej

Balonik potarty o włosy ma teraz ładunek ujemny. Co się w nim zmieniło?

Ściąga do zapamiętania

Co przenosi się podczas elektryzowania przez tarcie i jaki ładunek zostaje na każdym z ciał?

Przenoszą się wyłącznie elektrony — protony tkwią w jądrach i tarcie ich nie rusza.
• Ciało, które oddało elektrony, ma ładunek dodatni; to, które je przyjęło — ujemny.
• Zasada zachowania ładunku: $q_1 + q_2 = 0$ , więc oba ładunki są co do wartości równe.
• O znaku decyduje para materiałów: elektrony idą od tego, które trzyma je słabiej, do tego, które trzyma je mocniej.
• Szkło potarte suknem wychodzi dodatnie, a plastikowa linijka potarta wełną — ujemna.
• Dłuższe pocieranie przenosi więcej elektronów, ale nadal niczego nie wytwarza.

Sprawdź się!

Co przenosi się z jednego ciała na drugie podczas elektryzowania przez tarcie?

Ciało oddało część swoich elektronów. Jaki ma teraz ładunek?

Balonik potarty o włosy jest ujemny, a ten sam balonik potarty o folię teflonową wychodzi dodatni. Dlaczego znak się zmienił?

Balonik po potarciu ma ładunek −0,000002 C. Jaki ładunek mają włosy?

Pocierasz balonik o włosy dwa razy dłużej niż zwykle. Co się zmieni?

Następny temat

Ładunek elektryczny