2019. augusztus 24., szombat

7. Elektromos alapjelenségek


videóajánló:


_____________________________________________________________________________

1. Ionizáció

Az ionizáció olyan folyamat, amelynek során egy elektromosan semleges test elektront ad le, vagy elektront vesz fel és így elektromosan töltötté válik.
A plazma állapot nem más, mint ionizált gázáram.
Alfa részecskének nevezik a hélium kettő pozitív iont, amelynek az atomfizikában van jelentősége.
A vízben lejátszódó ionizáció:
 A víz kémhatását (pH értékét az oxónium és hidroxidionok aránya határozza meg)
_____________________________________________________________________________

2. Polarizáció

A polarizáció olyan folyamat, amelynek során az elektromosan semleges testen (pl. papír) belül pozitív-negatív töltésű párok (dipólusok) keletkeznek és a külső elektromos mező hatására ezek egy irányba rendeződnek el.

(Vízsugár hajlításos) Kísérlet!


ÉF.:19.05.16.
Gyenge vízsugár folyik a csapból. Azt tapasztaljuk, hogy ha egy negatívan töltött ebonitrudat közelítünk a vízsugár felé, az vonzza a vízsugarat. Mi történik, ha pozitívan töltött üvegrudat közelítünk?
A) A pozitívan töltött rúd ugyanúgy vonzza a vízsugarat.
B) A pozitívan töltött rúd taszítja a vízsugarat.
C) A pozitívan töltött rúd nem téríti el a vízsugarat.

_____________________________________________________________________________

3. Földelés

A földelés olyan folyamat, melynek során a felesleges töltéseket elvezetjük a végtelenbe, a nulla szintre (a Földdel való fémes érintkezés révén).

A földelés jele:

07.06.10.
Egy pozitív töltésű fémtestet egy fémhuzallal leföldelünk. Mi fog történni?
A) A testről pozitív töltésű részecskék áramlanak a földbe, és a test semleges lesz.
B) A földből elektronok áramlanak a testre, és a test semleges lesz.
C) A test töltése nem változik.

_____________________________________________________________________________

4. Elektromos megosztás

Az elektromos megosztás olyan folyamat, amelynek során egy fémet helyezünk elektromos mezőbe. A mező hatására a fémben lévő pozitív és negatív töltések a fém két átellenes oldalára vándorolnak.
  


(Wimhurst-féle influencia gép)
Az influencia a megosztás régies neve


06.05.10.
Egy töltetlen elektroszkóp fémgömbjéhez az ábra szerinti irányból negatívra töltött műanyag rudat közelítünk. Kitér-e az elektroszkóp mutatója?

A) Az elektroszkóp mutatója nem tér ki, mivel nem viszünk töltést az elektroszkópra.
B) Az elektroszkóp mutatója kitér, hiszen az elektroszkópról pozitív töltések lépnek át a műanyag rúdra.
C) Az elektroszkóp mutatója kitér az elektromos megosztás miatt.


15.06.7.
Két, szigetelő állványra helyezett, töltetlen fémgömböt helyezünk el az asztalon. A gömbök közé egy töltött szigetelőlemezt állítunk, ezért a gömbökön a töltés átrendeződik. Melyik állítás helyes?

A) Az I. és a II. rész töltése ellentétes.
B) Az I. és a II. rész töltése azonos.
C) Az I. és a II. rész semleges, csak a III. és a IV. rész lesz töltött.


06.06.10.
Egy semleges fémtest közelébe töltött részecskét helyezünk. Hat-e elektromos erő a részecskére?
A) Nem.
B) Igen, vonzóerő.
C) Igen, taszítóerő.


05.05.11.

Hogyan tér ki a pozitív töltésű elektroszkóp mutatója, ha fegyverzetéhez negatív töltésű testet közelítünk?
A) Még jobban kitér.
B) Kevésbé tér ki.
C) Meg sem mozdul.


07.05.17.
Hogyan változtatják meg helyzetüket a negatív töltésű elektroszkóp mutatói, ha az elektroszkóp fegyverzetéhez negatív töltésekkel közelítünk?
A) Még jobban kitérnek.
B) Meg sem mozdulnak.
C) Összébb záródnak.


14.10.14.
Egy elektroszkóp lemezkéi töltést jeleznek. Ha az elektroszkóp gömbjéhez egy szigetelőpálcával közelítünk, azt tapasztaljuk, hogy a lemezek tovább távolodnak egymástól. Mit állapíthatunk meg a pálcáról?
A) A pálcán lévő töltés ugyanolyan, mint az elektroszkópon lévő töltés.
B) A pálcán lévő töltés ellentétes az elektroszkópon lévő töltéssel.
C) A pálcán lévő töltés lehet ugyanolyan is, mint az elektroszkópon levő töltés, vagy azzal ellentétes is.

_____________________________________________________________________________

5. Felszíni eloszlás

A fémben levő azonos töltések taszítják egymást, ezért azok addig mozognak, amíg a lehető legtávolabb nem kerülnek egymástól, ez nem más, mint a fém felülete.

Következmények:
  • A fémen belül az elektromos térerősség értéke nulla.
  • A térerősség iránya a felület bármely pontjában merőleges a felületre.
  • A fém felülete ekvipotenciális felület. (Az ekvipotenciális felület bármely két pontja között nulla a feszültség értéke)

13.06.14.
Mekkora az elektromos térerősség értéke egy töltött, fémből készült gömb belsejében?
A) Az elektromos térerősség a gömb belsejében nulla.
B) Az elektromos térerősség értéke a gömb belsejében a töltés nagyságától és
a középponttól mért távolságtól függ.
C) Az elektromos térerősség értéke a gömb belsejében megegyezik a felületen mérhető értékkel.


09.10.5.
Egy tömör fémgömb felszínén egyenletesen helyezkednek el pozitív töltések. Hogyan változik a gömb belsejében a térerősség, ha a gömb felszínéhez egy pozitív töltésű testet közelítünk?
A) A térerősség nagysága nő, a töltésmegosztás miatt.
B) A térerősség nagysága csökken, a pozitív töltések között fellépő taszítás miatt.
C) A térerősség nem változik, a közelítő test töltésétől függetlenül nulla.



_____________________________________________________________________________

6. Árnyékolás:

Faraday-kalitka = elektromos berendezések védelmére szolgáló, zárt, fémháló.
A Faraday-kalitkán belül a térerősség akkor is nulla, ha a kalitkán kívül jelentős elektromos mező is van jelen.
Ez azonban földelt esetben fordítottan is igaz: Ha a Faraday-kalitkán belül helyezünk el töltéseket, akkor ezeknek ez elektromos tere a földelt kalitkán kívül nem jelenik meg.


05.10.6.
Egy szigetelő lábon álló, elektromosan töltött fémpohárról töltést szeretnénk levenni. E célból egy szigetelő nyélre erősített, töltetlen fémgolyót érintünk a pohárhoz. Hová érintsük a fémgolyót, hogy levehessünk a pohár töltéséből?
A) A fémpohár belső felületéhez.
B) A fémpohár külső felületéhez.
C) Mindegy, hová érintjük a fémgolyót.


08.05.18.
Egy szigetelő állványra szerelt üreges fémtest külső felületére az ábrán látható módon szeretnénk töltéseket felvinni. Sikerülhet-e?

A) Nem, a töltések a gömb belső felületén maradnak.
B) Részben, a töltések fele-fele arányban eloszlanak a gömb külső és belső felületén.
C) Igen, a töltések a gömb külső felületére vándorolnak.


08.06.11.
Egy zárt fémháló belsejében lévő elektroszkópot vezetővel a hálóhoz kötünk. A hálót elektromosan feltöltjük. Kitér-e az elektroszkóp mutatója?
A) Igen, mert a hálóról töltések vándorolnak az elektroszkópra.
B) Nem, mert az elektroszkóp Faraday-kalitkában van.
C) Nem, mert az elektroszkóp üvegteste szigetel.



_____________________________________________________________________________

7. Csúcshatás:

A felületi töltéssűrűség a csúcsok közelében nagyobb.


(Kacsás) Kísérlet:
1. A kacsa csőre a környezetében lévő levegőrészecskéket polarizálja.
2. Majd teljesen magához vonzza.
3. Az érintkezés során a levegőrészecskék töltése megváltozik.
4. Az azonos töltések taszítják egymást, elektromos szél keletkezik, ami elfújja a gyertyát.


A villámhárító is ezen az elven működik.

É13.10.11.
Az alábbiak közül melyik eszköz működésében jut jelentős szerep a csúcshatásnak?
A) A villámhárító működésében.
B) A kondenzátor működésében.
C) A villanymotor működésében.



A van de Graaff (szalag) generátor működése:
1. A dörzsöléssel keltett töltéseket felviszünk egy futószalagra.
2. A futószalag közelébe helyezett csúcs leszedi a töltéseket és egy fémgömbre továbbítja.
3. A fémgömb felületén töltések sokasága halmozódik fel.


Egyéb fontos  elektrosztatikus eszközök:
Fénymásoló
  • Analóg jelekkel dolgozik
  • A hengerfelület pozitív töltésű
  • A fény hatására a félvezető felület vezetővé válik (a megvilágított rész semlegesítődik)
  • A kép szempontjából az üres területek számítanak (fehér írás)
  • A negatív töltésű festékpor hozzátapad a hengerfelülethez
  • A pozitív töltésű papírra rátapad a festékpor
  • Elődjét Selényi Pál találta fel

Lézernyomtató
  • Digitális jelekkel dolgozik
  • Fényelektromos jelenségen alapszik (fény hatására elektronok lépnek ki)
  • A kép a lézerfénnyel megrajzolt alakzatokról származik (fekete írás)



_____________________________________________________________________________

Házi feladatok:

(OFI TK10 44.)
1. A fémburkolattal bezárt üregbe nem hatol be a külső elektromos tér, mint ahogy egy elsötétített szobába sem jut be a napfény. A fény útját elzáró árnyékolás mindkét irányban akadályozza a fény terjedését.Vajon kétirányú-e az elektromos árnyékolás is?
Vizsgájuk meg, hogy megvédi-e a gömbhéj a külső teret a fémburkolattal körülvett töltés elektromos mezőjétől!

2. Rögzítsünk két fémgömböt a sugarukhoz képest nem nagy távolságban!
Ha a gömbökre +Q és –Q töltést viszünk,akkor a köztük fellépő erő nagyobb, mintha mindkettőre azonos, például +Q töltést viszünk. Miért?



3. Működne-e légüres térben a locsoló berendezéseknél használt vizes Segner-kerék?
Működne-e légüres térben az elektromos Segner-kerék?



4. Néhány benzinkútnál árusítanak propán-bután gázt tartalmazó gázpalackot.
Tárolásukat fémből készült, rácsos szerkezetű tárolókkal oldják meg. Miért?