Andrzej Hamerla - student II roku MSN IF WFAiIS UMK

ELEKTROSTATYKA
(strona w budowie)

   Elektrostatyka to dział fizyki zajmujący się zjawiskami wzajemnego oddziaływania pomiędzy nieruchomymi ładunkami elektrycznymi.

  Już starożytni filozofowie greccy wiedzieli, że potarty kawałek bursztynu przyciąga drobne, lekkie ciała jak np. drewniane wiórki czy kawałki słomy. Dowodem tego jest pochodzenie słowa elektron, które wywodzi się od greckiego słowa oznaczającego bursztyn.

   Jeżeli przejdziemy po suchym dywanie w czasie ładnej pogody, to po zbliżeniu reki do metalowej klamki możemy poczuć przeskok iskry. Wszyscy znamy też problem elektrostatycznego przylegania odzieży, lub przyciągania drobin kurzu. Każdy z nas widział również błyskawicę, która powstaje na skutek przepływu ładunku elektrycznego. Każde z tych zjawisk jest przejawem ogromnych ilości ładunku elektrycznego zmagazynowanego w otaczającym nas świecie.

  Wszelka znana nam postać materii zbudowana jest z atomów. Atomy zbudowane są z cząstek elementarnych: protonów, neutronów i elektronów. Dwa rodzaje tych cząstek obdarzone są właściwością, którą nazywamy ładunkiem elektrycznym. Proton ma ładunek dodatni natomiast elektron ładunek ujemny. Wartość bezwzględna ładunku protonu i elektronu jest taka sama i nosi nazwę ładunku elementarnego. Wszystkie ładunki w przyrodzie są całkowitymi wielokrotnościami ładunku elementarnego. Ciało zbudowane z takiej samej ilości protonów i elektronów jest elektrycznie obojętne (neutralne). Natomiast ciało składające się z różnej liczby tych cząstek jest "naładowane" (naelektryzowane).

  Elektryzowanie ciał to proces przekazywania im ładunku. Polega on na dodaniu, lub odebraniu elektronów z tego ciała. Wyróżniamy trzy sposoby elektryzowania:

przez tarcie,
przez dotyk,
przez indukcję.

Elektryzowanie przez tarcie; polega na przepływie elektronów z jednego ciała do drugiego podczas pocierania ich jedno o drugie. W ten sposób jedno ciało posiada nadmiar ładunku dodatniego, a drugie ujemnego.

Elektryzowanie przez dotyk; polega na przepływie elektronów pomiędzy jednym wcześniej naelektryzowanym ciałem a ciałem obojętnym, które w ten sposób ulega naelektryzowaniu

Szereg tryboelektryczny jest to zestawienie materiałów pod względem biegunowości i wielkości ładunku gromadzonego przez ciało podczas zetknięcia (tarcia) i rozdzielania dwóch ciał. Substancje umieszczone na początku szeregu ładują się ujemnie względem substancji umieszczonych na końcu. .

Rys.1. Szereg tryboelektryczny.

Pocierając laskę ze szkła o jedwab, a laskę z ebonitu o wełnę spowodujemy naelektryzowanie tych ciał.

Rys.2. Elektryzowanie ciał przez tarcie.

Zbliżając do siebie naelektryzowane laski możemy zaobserwować ich wzajemne oddziaływanie. Dwie naelektryzowane laski wykonane z tego samego materiału odpychają się (ładunki jednoimienne odpychają się), naelektryzowane laski z różnych materiałów (elektryzujące się różnoimiennie) przyciągają się (ładunki różnoimienne przyciągają się).

Indukcja elektrostatyczna jest to zjawisko przemieszczania się ładunku elektrycznego w obrębie ciała pod wpływem ciała naelektryzowanego.

Elektryzowanie przez indukcję polega na wykorzystaniu zjawiska indukcji do uporządkowania ładunku w ciele i rozdzieleniu ciała na obszary z przewagą ładunku lub odprowadzeniu ładunku ujemnego z tego ciała do ziemi. W ten sposób w ciele początkowo obojętnym pozostaje nadmiar ładunku. Ten rodzaj elektryzowania nie wymaga zetknięcia się ciał.

Do wykrywania ładunku służy przyrząd zwany elektroskopem. Składa się on z obudowy, wewnątrz której umieszczony jest odizolowany od niej metalowy pręt zakończony kulą. Do pręta przymocowany jest metalowy cienki listek, który spełnia rolę wskazówki.

[Rozmiar: 98387 bajtów]

Rys.3. Budowa elektroskopu.

Po dotknięciu naelektryzowaną laski do kuli elektroskopu jego pręt i listki elektryzują się jednoimiennie i wskutek odpychania ładunków rozchylają się tym więcej, im większy jest dostarczony ładunek elektryczny.

Rys.4. Zasada działania elektroskopu.