Elektrostatická indukce a nabití elektroskopu

15. duben 2009 | 06.00 |

Při tření dvou zprvu elektricky neutrálních těles z vhodných materiálů dochází k přemísťování částic s elektrickým nábojem z jednoho tělesa na druhé. V jednom z těles se začínají shromažďovat záporné náboje, kterých je pak více než v původním "rovnovážném" stavu – říkáme, že se těleso zelektrovalo záporně.  V druhém tělese většinou zůstávají kladné náboje (je tam nedostatek částic se záporným elektrickým nábojem) – říkáme, že se těleso zelektrovalo kladně. V kovech a umělohmotných materiálech se nejčastěji přemísťují volné elektrony, které mají záporný elektrický náboj. Kladné ionty (například v krystalové mřížce kovů) se nikam nepřemísťují a zůstávají na místě.

Při kontaktu elektricky nabitých těles dochází k přesunu volných elektronů do tělesa, které jich má nedostatek – tzn. kladně nabitého. Protože třením vzniká poměrně vysoké napětí (řádově i  tisíc voltů!) dochází často k vybití náboje za přeskoku jiskrového elektrického výboje a slyšitelného praskotu. Těleso se může vybít i uzemněním – vodivým spojením se zemí. Buď prostřednictvím vodovodní trubky, radiátorem nebo dotykem s tělesem velkých rozměrů. Pokud je těleso záporně nabité pak ztrácí přebytečné elektrony, pokud je kladně nabité, pak uzemněním tyto elektrony získá, aby nastala rovnováha elektrických nábojů.

Nabití těles můžeme zjistit elektroskopem, který ukazuje, zda je v něm elektrický náboj nebo ne. Jeho nejdůležitější částí jsou lehké kovové plíšky připevněné na drátu, který končí na horní části elektroskopu s kovovou destičkou. Vše ostatní je na elektroskopu izolováno vhodným materiálem, aby náboj nepřecházel do podložky a elektroskop se tak nevybíjel.

Když se elektroskopu dotkneme kladně elektrovanou tyčí (skleněná tyč třená kůží), pak elektrony z elektroskopu odchází do tyče, na obou plíšcích elektrony chybí – nabíjí se proto stejným nábojem a to kladným. Kladné náboje se odpuzují, proto se plíšky od sebe rozestoupí. Stejná situace nastane, když se elektroskopu dotkneme záporně elektrovanou tyčí (novodurová tyč třená látkou). Přebytek elektronů z tyče přejde do elektroskopu a dostane se i do obou proužků, které se také rozestoupí, protože tentokrát mají rovněž stejný elektrický náboj a to záporný.

Elektroskop se dá ovšem nabít i jiným způsobem než dotykem elektrované tyče. Tento způsob se nazývá nabití elektroskopu elektrostatickou indukcí. Když se elektrovanou tyčí přiblížíme k elektroskopu, ale nedotýkáme se jej, pak se náboje na elektroskopu rozmístí podle náboje tyče. Pokud se tedy přiblížíme k elektroskopu kladně zelektrovanou tyčí, tak se v něm pohybují volné elektrony směrem k tyči a shromáždí se v horní části přístroje. V dolní části je na plíšcích nedostatek elektronů – mají kladný náboj a odpuzují se. Jako celek je elektroskop elektricky neutrální. Náboj na elektroskopu vznikl elektrostatickou indukcí – pouze přesunutím elektronů. Po oddálení tyče se volné elektrony přesunou zpět. Elektrické pole zanikne.

My, ale elektroskop nabijeme elektrostatickou indukcí. Tyč držíme v blízkosti elektroskopu a tak fixujeme záporný náboj  na elektroskopu u kladné tyče. Plíšky se odpuzují, protože je na obou kladný náboj.  Uzemněním (stačí dotykem ruky) dodáme elektroskopu další elektrony a plíšky se vrátí zpět k sobě. Potom oddálíme i tyč a plíšky se najednou začnou odpuzovat, protože je na nich převaha záporného náboje – elektroskop jsem elektrovali elektrostatickou indukcí. Má opačný náboj než nabíjecí tyč.

Když tedy vodič dáme do elektrického pole, přejdou jeho volné elektrony tam, kam je pole svou polarizací nutí. Tomuto jevu se říká elektrostatická indukce a při ní vzniká náboj, který je označován jako indukovaný náboj.ve vodiči vzniká dočasně elektrické pole.  Náboje indukované ve vodiči můžeme dokonce od sebe oddělit rozdělením vodiče na 2 části.

Zpět na hlavní stranu blogu

Hodnocení

1 · 2 · 3 · 4 · 5
známka: 2.28 (18x)
známkování jako ve škole: 1 = nejlepší, 5 = nejhorší

Komentáře