ΗΛΕΚΤΡΙΣΗ ΜΕ ΕΠΑΓΩΓΗ

ΗΛΕΚΤΡΙΣΗ ΜΕ ΕΠΑΓΩΓΗ

ΗΛΕΚΤΡΙΣΗ ΜΕ ΕΠΑΓΩΓΗ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

 Πλησίαζουμε μια θετικά φορτισμένη σφαίρα στο άκρο μιας μεταλλικής μη ηλεκτρισμένης ράβδου.Με τη βοήθεια ηλεκτροσκοπίου διαπιστώνουμε ότι και τα δύο άκρα της ράβδου αποκτούν ηλεκτρικό φορτίο.Το άκρο που είναι πλησιέστερα στη σφαίρα φορτίζεται αρνητικά και το άλλο θετικά.

Η παρουσία της φορτισμένης σφαίρας προκαλεί το διαχωρισμό των θετικών από τα αρνητικά φορτία στη ράβδο

 Αν απομακρύνουμε τη φορτισμένη σφαίρα,θα παρατηρήσουμε ότι η ράβδος παύει να έλκει τα σφαιρίδια του ηλεκτροσκοπίου.Συμπεραίνουμε ότι η μεταλλική ράβδος μένει ηλεκτρισμένη όσο η φορτισμένη σφαίρα βρίσκεται κοντά της.Η παρουσία της σφαίρας προκαλεί διαχωρισμό των θετικών από τα αρνητικά φορτία στη ράβδο.

Ηλέκτριση με επαγωγή

 Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται ηλέκτριση με επαγωγή.
 Η ράβδος όμως δεν έχει συνολικά ηλεκτρικό φορτίο.Λέμε λοιπόν ότι η μεταλλική ράβδος είναι ηλεκτρισμένη,ενώ δεν είναι φορτισμένη.

  

ΕΡΜΗΝΕΙΑ ΤΟΥ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟΥ

 Ας Θυμηθούμε ότι στα μέταλλα υπάρχουν τα ελεύθερα ηλεκτρόνια που μπορούν να κινούνται προς κάθε κατεύθυνση και τα θετικά ιόντα που βρίσκονται σε συγκεκριμένες θέσεις.

Η παρουσία της θετικά φορτισμένης σφαίρας προκαλεί τη μετακίνηση ηλεκτρονίων από το ένα άκρο της μεταλλικής ράβδου στο άλλο.Αν απομακρύνουμε τη σφαίρα,τα ηλεκτρόνια επιστρέφουν στο άκρο όπου βρίσκονταν αρχικά και η ράβδος επανέρχεται στην αρχική της κατάσταση

 Καθώς πλησιάζουμε στο άκρο Α της μεταλλικής ράβδου τη φορτισμένη σφαίρα,τα ελεύθερα ηλεκτρόνια του μετάλλου της ράβδου έλκονται και κινούνται προς το άκρο Α.Τα θετικά ιόντα δεν μετακινούνται.Τότε όμως στο άκρο Α της ράβδου θα έχουμε πλεόνασμα ελεύθερων ηλεκτρονίων,οπότε φορτίζεται αρνητικά.Αντίθετα,από το άκρο Β έχει μετακινηθεί σημαντικός αριθμός ηλεκτρονίων και πλεονάζει το θετικό φορτίο των ιόντων:Το άκρο Α έχει φορτιστεί θετικά.Η ράβδος είναι ηλεκτρισμένη.

Ηλέκτριση του ηλεκτροσκοπίου με επαγωγή.Το συνολικό φορτίο του ηλεκτροσκοπίου είναι μηδέν

 Όταν απομακρύνουμε τη φορτισμένη σφαίρα από το άκρο Α της ράβδου,τα ελεύθερα ηλεκτρόνια που είχαν μετακινηθεί προς αυτό έλκονται προς το θετικά φορτισμένο άκρο Β. Κατανέμονται πάλι ομοιόμορφα,ώστε το φορτίο σε κάθε περιοχή της ράβδου να είναι μηδέν.Γι’ αυτό παρατηρούμε ότι τα άκρα της ράβδου δεν έλκουν το μπαλάκι του ηλεκτροσκοπίου.Η ράβδος δεν είναι πλέον ηλεκτρισμένη.

 Όλα τα μεταλλικά αντικείμενα μπορούν να ηλεκτριστούν με επαγωγή.

ΗΛΕΚΤΡΙΣΗ ΜΟΝΩΤΩΝ ΜΕ ΕΠΑΓΩΓΗ

 Με επαγωγή ηλεκτρίζονται τόσο οι αγωγοί όσο και οι μονωτές.Έτσι εξηγείται γιατί μία φορτισμένη χτένα έλκει μικρά κομμάτια χαρτί ή μια φλέβα νερού,γιατί ένα φορτισμένο μπαλόνι κολλάει στον τοίχο κ.λπ.

 Πώς όμως μπορούμε να ερμηνεύσουμε το γεγονός ότι η φορτισμένη χτένα έλκει τα κομματάκια από χαρτί που είναι ουδέτερα ή ότι το φορτισμένο μπαλόνι έλκεται από τον ουδέτερο τοίχο;

Η φορτισμένη χτένα έλκει τα ουδέτερα κομματάκια χαρτιού

 Για να δώσουμε απάντηση στο παραπάνω ερώτημα,θα καταφύγουμε στο εσωτερικό της ύλης:στη δομή του ατόμου.Όπως είδαμε,τα ηλεκτρόνια στα άτομα των μονωτών πολύ δύσκολα απομακρύνονται από αυτά.Όταν πλησιάσουμε μια αρνητικά φορτισμένη χτένα σ’ ένα μονωτή, για παράδειγμα στα κομματάκια από χαρτί,αυτή απωθεί τα ηλεκτρόνια των ατόμων,αλλά δεν μπορεί να τα απομακρύνει από αυτά.Έτσι τα αναγκάζει να βρίσκονται τον περισσότερο χρόνο στην περιοχή του ατόμου που βρίσκεται σε μεγαλύτερη απόσταση από τη χτένα.Το άτομο ή το μόριο φαίνεται τώρα από τη μία άκρη του θετικά φορτισμένο και από την άλλη αρνητικά.Τότε λέμε ότι είναι πολωμένο.

α) Τα ηλεκτρόνια του ατόμου μετατοπίζονται προς τη μία κατεύθυνση.Το άτομο φαίνεται να έχει το ένα άκρο του θετικά φορτισμένο και το άλλο αρνητικά.
β) Τα πολωμένα σωμάτια προσανατολίζονται ώστε προς τη πλευρά του φορτισμένου σώματος να βρίσκεται το αντίθετα φορτισμένο άκρο της

 Ο προσανατολισμός των ατόμων ή των μορίων με τον παραπάνω τρόπο στο εσωτερικό του μονωτή έχει ως αποτέλεσμα στο ένα άκρο του (το πλησιέστερο στη χτένα) να εμφανίζεται θετικό φορτίο και στο άλλο άκρο αρνητικό.

 Αν απομακρύνουμε τη χτένα,τα άτομα ή τα μόρια επανέρχονται στην αρχική τους κατάσταση και τότε ο μονωτής παύει να είναι ηλεκτρισμένος.Με αυτό τον τρόπο μπορούμε να ερμηνεύσουμε πώς η φορτισμένη χτένα που παριστάνεται στην εικόνα έλκει τα ουδέτερα κομματάκια από χαρτί ή ο ουδέτερος τοίχος έλκει το φορτισμένο μπαλόνι.