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Mehr Elektrostatische Explorations
In der letzten Aktivität, haben wir sehr einfache Objekte elektrische Ladung zu untersuchen. In dieser Aktivität werden wir zwei klassische Geräte bauen, die Elektrophor und das Blatt Elektroskops. Diese sind besser als das, was wir bisher verwendeten, weil die Elektrophor uns erlaubt viel Ladung zu machen, und das Elektroskop ist viel empfindlicher als die Hängestangen, aber wir konnten nicht verstehen, wie sie funktionieren, ohne, was wir vorher.
Mit dem Elektrophor, werden wir in der Lage sein, um Funken zu produzieren, wenn wir wollen, und beginnen zu verstehen, was diese Funken sehen wir, wenn wir von einem Pullover nehmen oder ein Gewitter beobachten (Blitzschlag ist ein wirklich großen Funken!) Sind, und welche Ursache s Sie.
Sparks und die Pie Pan
# 9; In der letzten Übung haben Sie gelernt, warum Ihr Pullover Ihr Haar zieht. (Die Anziehung zwischen einem geladenen Objekt und der Ladungstrennung auf einem neutralen Objekt induziert.) Sie werden nun über die Funken herausfinden, dass Ihr Pullover macht, wenn man es ausziehen.
# 9; Wir haben Objekte geladen, indem sie zusammen Reiben, Reibung, um die Ladung zu trennen verwenden. Jetzt werden Sie lernen, wie man chare und Objekt [durch den Prozess der Induktion]. Sie werden auch mit einer Vorrichtung zur Erfassung Ladung vertraut sind, ca gefüllt ein Elektroskop.
# 9; Studenten werden weitergehendes Verständnis der Induktion erhalten. Sie werden erfahren, was Erdungsmittel. Sie werden auch entdecken, wie ein Objekt durch Induktion und Erdungs aufzuladen. Sie werden wissen bekommen, dass ein Funke ist eigentlich Ladungstransfer-Tweens Objekte werden. Es gibt zwei elektrostatische Geräte in der Aktivität verwendet. Die Electrophorus wird zum Speichern und Übertragen von Ladung verwendet. Die Elektroskops können erkennen, ob ein Objekt geladen ist oder nicht.
Es gibt eine ausführliche Erklärung der am Ende abgedeckt Erscheinungen dieser Lehrer Version.
- Band (jede Art von Band)
- Aluminium Kuchenform
- Glasflasche und der Deckel mit einem kleinen Loch ausgestanzt (16 Unzen Sodaflasche funktioniert gut)
- Büroklammer
- Aluminiumfolie
- Golfrohr
- Plastikbeutel Bratofen
- klare Kunststoff-Schneidebrett
- Kunststoff oder Styropor (nicht Papier) Tasse oder kleine Kunststoffbehälter.
# 9; Fahren Sie auf die Aluminiumkuchenform und klebt den Kunststoffbecher an die Mitte der Pfanne [mit dem offenen Ende nach unten]. Das einfache Gerät, das Sie gerade gebaut wird ein Elektrophor genannt. Aufladen des Schneidebrett mit dem Kunststoffbeutel. Testen Sie, ob es TRs Juli berechnet. Wie testen Sie es?
Laden Sie das Schneidebrett und legt die Elektrophor (Kuchenform) auf sich. Langsam bringen Sie Ihre Knöchel in der Nähe des Randes der Kuchenform ohne die Pfanne zu berühren. Was erleben Sie?
Nun gehen Sie voran und die Pfanne berühren. Dann heben sie von der Schneidplatte durch den Griff, ohne wieder das Metall zu berühren. Bringen Sie den Rand der Kuchenform in der Nähe von einem Ihres Knöchel. Was erleben Sie?
Ist dies Sie an etwas erinnern? Sparks im Pullover?
Setzen Sie nun die Pfanne auf dem Schneidebrett wieder, aber nicht berühren, bevor sie aus dem Schneidebrett zu entfernen. Bringen Sie es in der Nähe Ihres Knöchel. Was erleben Sie?
Wenn Sie einen Funken sehen oder hören, bedeutet, dass eine große Menge an Ladung wird von einem Objekt zum anderen springen. Als Ladungen aus der Pfanne auf der Hand springen, verliert die Elektrophor seine Ladung, entlädt.
# 9; Ihre Pullover Kosten bis im Laufe des Tages, da es gegen Ihren Körper reibt. Wenn Sie es ausziehen, springen die Gebühren einfach wieder auf Sie Funken überall machen, [so die Pullover Entladungen wie die Elektrophor].
# 9; Um einen Funken zu erhalten; die Pfanne muss geladen werden. Dies geschieht nur, wenn Sie es berühren, bevor es zu heben. Wie oft können Sie berechnen und die Elektrophor entladen, ohne das Schneidebrett Aufladen?
Lassen Sie uns herausfinden, wie die Elektrophor funktioniert. Das Schneidebrett Kosten negativ auf. Was geschieht mit den Ladungen in der neutralen Kuchenform, wenn Sie es auf dem Brett setzen? Denken Sie an die Getränkedose.
Wenn Sie den Rand berühren, auf der Hand um die Ladungen von der Felge springen. Welche Art von Ladung bleibt auf der Pfanne? (Kreise die Antwort ein)
Ist der Elektrophor negativ / positiv geladen oder ungeladen, wenn Sie es heben?
Was passiert mit den Gebühren, wenn Sie die Pfanne im Fall heben, wenn Sie es nicht berührt haben, bevor es zu heben?
Gebühren sind wie kleine Bälle. Sie können herumgeschubst werden, um von einem Ort zum anderen übertragen, ausgewählt nach schreiben oder alle miteinander vermischt. Zum Beispiel kann ein neutrales Objekt ist ein, wo positive und negative Ladungen gemischten equall y sind. Wir können die neutralen Kuchen geben, indem negative Ladungen eine positive Ladung schwenken durch die negativen Ladungen durch das Schneidebrett abgestoßen zu entfernen.
# 9, du weißt schon ein paar Möglichkeiten, wie Sie testen können, ob ein Objekt geladen oder neutral. Es gibt jedoch ein physisches Gerät namens Elektroskops dafür gebaut. Lassen Sie sich mit ihm vertraut.
Beachten Sie das Arbeitsmodell: Es gibt ein Arbeitsmodell eines Blatt Elektroskops an der Vorderseite der Klasse. Laden Sie den Golf Schlauch mit dem Plastikbeutel und beobachtet die Aluminiumfolie in der Limo-Flasche, wenn Sie es in der Nähe bringen.
Für Bastler: Kleben Sie einen bloßen Stück Draht durch den Deckel und bildet einen kleinen Haken an einem Ende, oder eine Büroklammer in der Mitte entfalten, so dass es wie ein „S“ aussieht. Zwei Streifen aus Aluminiumfolie, etwa 3 mm x 1,0 cm. Platzieren Sie den Streifen auf dem Haken oder der großen Schleife des Büroklammer. Wenn Sie verwenden Draht, Schleife, das obere Ende nach unten durch die Kappe und wickeln sie um das andere Ende des Hakens so dass kein scharfes Ende des Drahts freigelegt ist. Wenn Sie eine Büroklammer, die Ende biegt verwendet, so dass sie Schleifen machen. Setzen Sie den Deckel auf der Flasche. Drücken Sie die obere (wenig) Schleife nach unten auf halbem Weg durch das Loch in dem Deckel. Wenn die Schleife nicht nach unten gedrückt wird dies zu einem spitzen Ende führen, dass losen und Gebühren gerne und von den Punkten springen. (Denken Sie darüber nach, was für ein Blitzableiter lo oks wie)
Testen Sie es: Laden Sie ein Golf-Rohr und stellen Sie sicher, dass die Aluminiumfolien abzulenken, wenn das Golfrohr in der Nähe der oberen Schleife gebracht wird. Stellen Sie sicher, dass die Folie nicht das Glas berührt, wenn es ablenkt. Wenn die Blätter ablenken nicht, stellen Sie sicher, dass sie ar e frei bewegen können. Wenn die Folie das Glas berührt, schneiden Sie die Folien, so dass sie zu kurz sind, dies zu tun.
Wie erkennt ein Elektroskops Ladung? Was passiert im Inneren?
Was tun die Teile? Die Glasflasche schützt die Folie Blätter von Luftströmungen. Aluminiumfolie wird verwendet, weil es leicht ist, so dass es auch bei kleinen elektrostatischen Kräften bewegt.
Laden Sie den Elektroskop mit dem Electrophorus: Laden Sie Ihre Elektrophor. Langsam an die Schleife des Elektroskops bringen. Was [es durch den Betrieb Tasse] können Sie beobachten?
Wird die Ladung in dem Prozess übertragen? Woher weißt du das?
Nun berühren Sie den Knopf des Elektroskops. Was geschieht?
Das Elektroskop und die Golf Tube: Laden Sie das Golfrohr und es in der Nähe der Schleife bringen, ohne die Schleife zu berühren, dann auf das Golfrohr bewegen wieder weg. Nehmen Sie Ihre Beobachtungen.
Wie würden Sie das erklären? Was geschieht mit den Ladungen in dem Elektroskops?
Wird Ladung vom Golfrohr zum Elektroskops übertragen? Ja / Nein (Kreis eins).
# 9, bringt ein geladenes Golfrohr in der Nähe der Schleife. Dieses Mal berühren Sie die Schleife mit dem Finger, während das Golf-Rohr in der Nähe der Schleife ist. Nehmen Sie den Finger und dann den Schlauch. (Achten Sie besonders auf die Reihenfolge Ereignisse der Durchführung!) Nehmen Sie Ihre Beobachtungen.
# 9; Entladen Sie Ihre Elektroskops (berühren mit der Hand). Laden Sie das Golfrohr und bringt es in der Nähe der Schleife. Berühren Sie die Schleife mit dem Finger dann auf das Golfrohr entfernen. Schließlich entfernen Sie mit dem Finger. Nehmen Sie Ihre Beobachtungen.
Genau wie im Fall der Elektrophor, berührend ist ein entscheidender Punkt. Ob Sie die Elektroskops oder nicht berühren, ob Sie mit dem Finger entfernen, bevor das Golfrohr zu entfernen oder nicht macht einen großen Unterschied. Versuchen Sie, dieses Verhalten zu erklären. Es ist das gleiche Verfahren wie bei der Elektrophor. Was geschieht mit den Ladungen, die in zwei verschiedenen Fällen?
Hinweise und Erklärungen
- Sie nicht den Metallteil des geladenen Elektrophor berühren, wenn Sie es anheben.
- Stellen Sie sicher, dass der Elektroskope arbeiten. Diese einfache handgemachte Geräte sind nicht perfekt. Die Blätter manchmal zusammenkleben. Wenn die Blätter kleben haben Sie den Deckel zu entfernen und die Blätter zu trennen. Stellen Sie sicher, dass sie sich frei bewegen können.
- Entladen Sie den Elektroskope (durch Berührung) vor jedem Experiment.
Wenn es immer noch nicht richtig funktioniert, nehmen Sie den Deckel, und „Hose“ in die Flasche dann trocknen lassen. Die Feuchtigkeit in der Luft wird die Ladung auf der inneren Oberfläche der Flasche aufnehmen und entfernen Sie es, wie es verdunstet
Denken Sie daran, wenn wir einen geladenen Stab verwendet, um die Getränkedose zu gewinnen? Nun, wir haben könnten tatsächlich mit zwei geladenen Dosen statt nur trennt die Ladung auf einem Objekt am Ende, wenn wir das getan hatten:
Die + Ladung auf Dose 1 ist da, weil die - Ladung auf dem Schlauch zieht. Die - Ladung auf Dose 2 ist da, weil die Ladung erhalten ist und nichts hält sie, und die Zeichen ge auf dem Rohr wird abstoßen. Nun nehmen wir Ihnen die zwei Dosen gemahlen sie durch Berührung, dann ist die Ladung, die sich nicht an das Rohr angezogen wird, entweicht in Ihrem Körper.
Aufladen eines Electrophorus
Um viel Ladung zu erhalten, verwenden wir die gleiche Technik auf einem anderen „Geometrie“ von Leitern. Geometrie bedeutet hier, dass der Leiter von unterschiedlicher Größe und Form. Um eine Menge Ladung zu bekommen, wollen wir den Isolator mit der Ladung o n so nahe an das Metall, wie wir bekommen können, so verwenden wir flachen Kunststoff und einen flachen Leiter wie:
Ich habe auch einen isolierenden Griff auf dem Metall, sonst sobald ich sie aufhob ich würde es geerdet haben. So wie ich es endlich zusammen war:
So laden Sie den Elektrophor (was der do-Hickey genannt wird) ich das Schneidebrett mit dem Bratschlauch reiben. Ich fand, dass der Ofen Tasche, die ich verwendet, um die Schneidplatte laden die Ofentasche abstößt I verwendet, um die Golfrohr aufzuladen, so dass die Schneidplatte und der Golfrohr müssen gleich belastet. Ich legte die Kuchenform auf dem geladenen Kunststoff und geerdet es mit meinem Finger. Ich fühlte einen Funken, wenn ich es geerdet. Ich nahm den Teller (am Griff) und versuchte, sie wieder zu Boden, und wieder fühlte ich einen s Park.
# 9; Hier ist ein Bild von dem, was passiert ist:
Diagramm eines Elektroskops:
Die Aluminiumfolie ist auf der Schleife aus Kupferdraht lose, so dass, wenn man die Elektroskops bezahl füllen, indem die Schraube mit einem geladenen Stab berührt, geht die Ladung gleichmäßig auf jede der zwei Aluminiumfolienstreifen und drückt sie auseinander (Grund: gleiche Ladungen abstoßen). Der Zweck des Glases ist, die Blätter zu verhindern, um Blasen und zu helfen, die Blätter von elektrischen Feldern zu isolieren. Ich betrogen, als ich meinen gemacht, weil die Physik-Abteilung ein paar gebrochene Elektroskope hatte, so habe ich das ja r und Bolzen kostenlos. Wenn ich mehr machen musste, fand ich eine Büroklammer anstelle des Bolzens gut funktioniert. I stanzen ein kleines Loch in der Spitze eines Kunststoffdeckel für einen Glasbehälter, der Clip in der Mitte unbend und stoßen es durch so eine Schleife in dem Gefäß ist t hält er geht und die andere Schleife ist außerhalb zu berühren. Achten Sie darauf, die Enden der Schleifen haben zurückkommen und die Mitte berühren, weil Ladung wirklich weg von scharfen Enden bluten mag.
Stellen Sie sicher, dass Sie eine funktionierende Elektroskops für die Schüler gebaut haben zu beobachten, bevor sie versuchen, es selbst zu bauen. Kurz vor der Klasse, stellen Sie sicher, dass die Blätter frei bewegen und dass es keine Ladung auf dem Glas aufgebaut.
Nachdem ich die Elektroskops gebaut, geladen ich ein Golfrohr und beobachtete den folgend:
Lade Elektroskop durch Induktion
Warum breiteten sich die Blätter des Elektroskops auseinander, bevor das Rohr die Schraube berührt? Es ist der gleiche Prozess, wie wir in der Elektrophor sahen. Die positiven Ladungen sind auf dem Golfrohr angezogen, und negative Ladungen in die Blätter geschoben. Dies gibt ihnen eine sowohl negative Ladung, so dass sie abstoßen, obwohl das Gerät als Ganzes neutral ist. Allerdings, wenn ich es berühren, während das Golfrohr vorhanden ist, kann ich eine Ladung auf sie setzt, genau wie die Elektrophor:
1) Entfernen Sie die Finger zuerst, dann das Rohr und Sie haben eine geladene Elektroskop.
2) Berühren des geladenen Elektroskops mit dem Finger und die Ladung entweicht in den Körper und das Elektroskops ist geerdet.
- Feuchtigkeit kann wiederum zu Problemen führen.
- Der Begriff des elektrischen Feldes wird nicht erwähnt, und soll nur sein, wenn man es in der Klasse diskutieren. Allerdings bekommen die Schüler ein ziemlich gutes Verständnis ihrer Eigenschaften. Funken werden als Ladungen erklärt von einem Objekt zum anderen zu springen. Was tatsächlich passiert, ist der dielektrische Durchschlag der Luft. Das bedeutet, dass, wenn die Stärke eines elektrischen Feldes erreicht einen bestimmten Grenzwert (E = 3 * 10 6 N / C), dann wird die Luft ionisiert und wird zu einem Leiter. Eine enorme Menge an Ladung bewegt sich sehr schnell auf einem schmalen ionisiert Weg von einem Objekt zum anderen (in der Regel auf dem Boden). Der Funke ist die gleichen physikalischen Phänomene wie der Blitz. Das Licht ist auf die Luftionen miteinander kollidieren, erregt zu werden und ihre Energie in Form von Licht zu befreien. Der Klang, wie der Donner, ist aufgrund der schnellen Erwärmung und Ausdehnung der Luft.