elektrické vlastnosti látek

ELEKTRICKÉ VLASTNOSTI LÁTEK
Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Prima
Elektrování třením
Při tření těles z určitých materiálů působí tyto tělesa na drobné
předměty silou.
Tato síla je někdy přitažlivá, někdy odpudivá.
Říkáme, že tělesa jsou zelektrovaná.
Působící síla se nazývá elektrická síla.
Druhy elektrického náboje
Pro popis zelektrovaného tělesa zavádíme fyzikální veličinu
elektrický náboj.
Těleso může mít kladný elektrický náboj ( + )nebo záporný
elektrický náboj ( - ).
Dále zelektrovaná tělesa posuzujeme podle velikosti náboje.
Zelektrovaná tělesa označujeme také jako elektricky nabitá.
Tělesa bez náboje označujeme jako neutrální.
Druhy elektrického náboje
Kladně nabitá tělesa: zelektrovaná skleněná tyč, televizní
obrazovka, nafouknutý balonek, ...
Záporně nabitá tělesa: zelektrovaná plastová tyč, igelitový pytlík,
polyetylénová fólie, ...
Druhy elektrického náboje
Pokud mají dvě tělesa stejné znaménko náboje - jsou souhlasně
nabitá.
Pokud mají dvě tělesa opačné znaménko náboje - jsou
nesouhlasně nabitá.
Souhlasně nabitá tělesa se odpuzují.
Nesouhlasně nabitá tělesa se přitahují.
Model atomu
Ve starověku se přišlo na to, že každá látka se skládá z drobných
částeček zvaných atomy.
Mysleli si, že atom je nejmenší možná částečka.
Proto název atom ( z lat. atomos - nedělitelný)
Před zhruba 100 lety vědci objevili, že atom se dál dělí.
Zjistili, že uprostřed každého atomu je kladně nabité atomové
jádro
Model atomu
Zjistili, že uprostřed každého atomu je atomové jádro.
Toto jádro má kladný náboj.
Je velmi malé - asi 100 000 menší než samotný atom.
Soustřeďuje se zde ale většina hmotnosti atomu.
Model atomu
Atomové jádro se skládá ze dvou druhů částic:
1.Protony - kladně nabité částice, jejich počet v jádře určuje, o
jaký chemický prvek se jedná.
2.Neutrony - elektricky neutrální částice.
Model atomu
Kolem atomového jádra je atomový obal.
Atomový obal tvoří jeden druh částic - elektrony.
Elektrony jsou částice se záporným nábojem.
Elektrony obíhají kolem atomového jádra.
Model atomu
Model atomu
Model atomu
Atom!
Atomové
jádro!
Protony!
Neutrony!
Atomový
obal!
Elektrony!
Model atomu
Velikost náboje protonu a elektronu je přibližně stejná, liší se jen
ve znaménku.
Počet protonů a elektronů v atomu je stejný.
Výsledný náboj atomu je tedy nula - atom je neutrální.
Pokud atom přijde o elektron, vzniká kladný iont.
Pokud atomu přibude elektron, vzniká záporný iont.
Model atomu
Záporně nabité těleso má více elektronů než protonů ( při tření
skleněné tyče odevzdalo sklo elektrony sáčku ).
Kladně nabité těleso má méně elektronů než protonů ( při tření
plastové tyče přijal plast elektrony od kůže ).
Elektrický náboj nelze “vyrobit” - lze jen oddělit kladný náboj od
záporného.
?
V neutrálním atomu uranu je v jádře celkem 235 protonů a
neutronů a v obalu 92 elektronů. Kolik protonů je v jádře? Kolik
neutronů je v jádře?
Iont železa má v jádře celkem 26 protonů a 30 neutronů a v
obalu 28 elektronů. Je tento iont záporný či kladný?
Neutrální atom platiny má v jádře celkem 196 částic, z toho 78
protonů. Určete počet elektronů a neutronů v tomto atomu.
Elektroskop a elektrometr
Elektroskop - přístroj na měření elektrického náboje.
Funguje na principu odpudivé elektrické síly.
Elektrometr - elektroskop s přidanou stupnicí.
Zdroje elektrického náboje
van de Graaffův generátor - založen na tření
indukční elektřina
Elektrické vodiče a nevodiče
Vedení elektrického náboje - děj, při kterém elektrický náboj
přechází z nabitého tělesa na nenabité těleso.
Elektrické vodiče - látky, které vedou elektrický náboj.
Příklady: stříbro, měď, zlato, hliník, železo, ...
Elektrické nevodiče ( izolanty ) - látky, které nevedou elektrický
náboj.
Příklady: beton, sklo, vosk, plast, guma, dřevo, ...
Elektrické vodiče a nevodiče
Obecně platí, že zejména kovy jsou dobré vodiče.
V kovech se vyskytují tzv. volné elektrony - elektrony, které jsou
k atomovému jádru velmi slabě silově vázány a snadno se uvolní.
Volné elektrony se mohou pohybovat po celém tělese.
Tyto volné elektrony zprostředkovávají vedení náboje.
V kovech je nepředstavitelně velký počet volných elektronů.
Platí, že čím více má látka volných elektronů, tím je lepší vodič.
Elektrické vodiče a nevodiče
Elektrické vodiče a nevodiče
V izolantech se nevyskytují volné elektrony, proto tyto látky
nevedou elektrický náboj.
V kapalinách a plynech se o vodivost nestarají volné elektrony,
ale vznikající ionty ( kladné i záporné ).
Elektrické vodiče a nevodiče
Spojíme-li elektricky nabité těleso vodivě se zemí, vybije se.
Tomuto jevu říkáme uzemnění.
Elektrické vodiče a nevodiče
V praxi bývají vodiče obklopeny izolantem, aby nedošlo k
poranění člověka.
Elektrické pole
Vytváří se kolem každého zelektrovaného tělesa.
Je to zprostředkovatel elektrického působení na dálku.
Můžeme jej znázornit pomocí křivek, které nazýváme elektrické
siločáry.
Elektrická siločára ukazuje v každém bodě směr silového
působení elektrického pole.
Elektrické pole
Elektrické pole bodového náboje ( malé nabité koule )
Elektrické pole
Elektrické pole dvou bodových nábojů ( malé nabité koule )
Elektrické pole
Elektrické pole dvou nabitých desek, kde každá deska má jiný
náboj
Takto vzniklé pole nazýváme polem homogenním neboli
stejnorodým.
Elektrické pole
Pokud vložíme těleso do elektrického pole, dochází v tomto
tělese k přesouvání elektronů.
Vzdálené části těles se pak nabíjejí opačným nábojem.
Tento jev zmizí, přestane-li působit elektrické pole.
Těleso je pak opět v původním stavu.
Jde o důvod, proč se elektricky neutrální tělesa přitahují k
tělesům nabitým.
Elektrický výboj
Výboj je přenos náboje vzduchem.
Při velkém nahromadění náboje dojde k tomu, že se vzduch stává
vodivým ( vznikají v něm ionty ).
Přeskočí výboj, který nazýváme jiskrový výboj.
Vzduch se rozžhaví a vidíme jiskru.
Zároveň je prudce vzduch rozražen, vzniká třesknutí.
Elektrický výboj - blesk
V mracích se někdy kvůli tření ledových krystalů nahromadí velké
množství elektrického náboje.
Při dostatečném množství náboje dojde k vybití - vzniká blesk.
Blesk je doprovázen zvukovým třesknutím - hromem.
Blesky mohou nastat jak mezi mraky, tak mezi mrakem a zemí.
Elektrický výboj - blesk
Elektrický výboj - blesk
Blesk má v průměru 2 - 3 km na délku.
Blesk trvá přibližně 0,001 s.
Teplota v dráze blesku dosahuje 20 000°C ( v některých místech
až 35 000°C ).
Na Zemi se rozpoutá přibližně 15 milionů bouří ročně.
Elektrický výboj - blesk
Blesk má v průměru 2 - 3 km na délku.
Blesk trvá přibližně 0,001 s.
Teplota v dráze blesku dosahuje 20 000°C ( v některých místech
až 35 000°C ).
Každý den udeří blesk do Země přibližně milionkrát.
Elektrický výboj - blesk
K ochraně před blesky používáme
bleskosvod ( nesprávně hromosvod ).
Jde o kovovou tyč vodivě spojenou s
deskou, která je zakopána v zemi
( dojde k uzemnění blesku ).
První bleskosvod vynalezl Prokop Diviš.
Elektrický výboj - blesk
Pokud nás zastihne bouřka, je třeba dodržovat několik důležitých
pravidel:
1.Nejlepší je schovat se v domě nebo budově s hromosvodem. Je
lepší nedotýkat se elektrických spotřebičů, vypínačů apod.
2.Nezdržovat se na volném prostranství, obzvláště ne pod
osamělými stromy, na kopcích a skalách.
3.Nechodit, nejet na kole či motocyklu po cestách, které nejsou
aspoň trochu chráněny alejí nebo elektrickým vedením.
Elektrický výboj - blesk
Pokud nás zastihne bouřka, je třeba dodržovat několik důležitých
pravidel:
4.Za bouřky se nikdy nekoupat v řece, rybníce apod. Blesk může
zasáhnout nejen vodu, ale šíří se po ní až na břeh.
5.Na volném prostranství nepoužívat kovový deštník,
netelefonovat a nepoužívat elektrické přístroje.
6.Bezpečně je také uvnitř kovových těles ( např. v automobilu ).
Elektrický výboj
Jiskrový výboj - nepatří sem jen blesk.
Doutnavý výboj - kontrolky.
Obloukový výboj - sváření.