Explicarea electrizarii prin influenta telescopului

Modificarea proprietatilor unor corpuri ce determina aparitia fortelor de atractie sau de respingere reciproca se numeste electrizare, iar proprietatea fizica ce se modifica este starea de electrizare.

Fenomenul a fost observat mai intai la chihlimbar. Filozoful grec Thales din Milet, care trait acum 2500 de ani (secolul VII i.Hr.) este primul care-l aminteste. Apoi a cazut in uitare. Abia pe la 1600 medicul englez Gilbert, reluand cercetarile, constata ca mai sunt si alte corpuri, cu aceeasi propietate si, dupa numele grecesc al chihlimbarului (elektron), numeste electrizare fenomenul care le aduce in aceasta situatie. Vom spune deci ca acele corpuri se electrizeaza prin frecare sau ca se incarca cu electricitate.

Timp de aproape 200 de ani, studiul electricitatii s-a limitat apoi la o acumulare treptata de observatii calitative.

Legatura cantitativa s-a putut stabili numai dupa ce incercarile lui Cavendish, Priestley sau Daniell Bernoulli, urmate de cercetarile sistematice ale lui Charles Auguste de Coulomb au dus la formularea matematica a legii de interactiune, din care putem calcula fortele dezvoltate si putem stabili unitatile de masura pentru ceea ce numim cantitate de electricitate ori sarcina electrica.

De aici inainte intram pe teritoriul adevaratei cercetari stiintifice, prin care determinarile din laborator, unite cu calculul matematic, au dus, in cateva decenii, la inchegarea electrostaticii.

Electrizarea corpurilor prin frecare

Acest procedeu de electrizare a fost descris de Thales din Milet (secolul VII i.Hr. ) pe baza unei observatii facute de o tesatoare, care a constatat ca prin frecarea chihlimbarului cu o stofa de lana, el capata proprietatea de a atrage corpuri usoare. Asemenea observatii le facem si noi cand ne pieptanam parul uscat cu un pieptane din material plasticsau la atingerea mobilei.

Experimentul 1:    Luam o placuta din PVC si o apropiem de corpuri usoare (fire de par, bucati de hartie sau bobite de poliester). Frecam placuta cu un material textil si o apropiem din nou de corpurile de proba.

Initial nu se remarca nici un fel de interactiune intre placuta si corpurile de proba. Dupa frecarea placutei, aceasta atrage corpurile de proba.

Starea initala a placutei o vom numi din punct de vedere electric stare neutra, iar starea in care trece dupa frecarea cu materialul textil o vom numi stare electrizata.

Procesul prin care placuta a trecut din stare neutra in stare electrizata se numeste electrizare prin frecare. Trecerea unui corp din starea neutra in starea electrizata este rezultatul interactiunii intre doua corpuri.

Marimea fizica ce constituie o masura a starii de electrizare a fost numita sarcina electrica. Corpurile care au suferit un proces de electrizare sunt numite corpuri electrizate sau corpuri incarcate cu sarcina electrica.

Sarcina electrica se noteaza cu q sau Q .Unitatea de masura in SI este coulombul notat prescurtat C. (Q) SI =1 C

Experimentul 2(fig.1): Obiectele din acelasi material se resping. Unele obiecte din materiale diferite se atrag.

Observatia de mai sus duce la concluzia ca putem imparti corpurile electrizate in doua tipuri de sarcina electrica. Acestor tipuri de sarcina electrica li se pot atribui valori pozitive(+) sau negative(-).

Corpurile aflate in aceeasi stare de electrizare fie(+ +) sau (- -) se resping intre ele, iar cele aflate in stari electrizate diferite (+ si -) sau (- si +) se atrag.

Prin conventie s-a atribuit semnul + (plus) tipului de sarcina care apare pe un corp din sticla frecat cu o bucata de matase si semnul - (minus) tipului de sarcina care apare pe un corp din PVC frecat cu o bucata de blana. Pentru stabilirea sarcinii unui alt corp electrizat se poate analiza interactiunea dintre acesta si un corp din PVC sau sticla electrizata

Electrizarea corpurilor prin contact

Experimentul 3 (fig.2): Se suspenda o bobita de poliester legata de un fir de ata. Se electrizeaza o placuta din PVC si se apropie pana vine in contact cu bobita de poliester. La inceput se constata ca bobita este atrasa de placuta, iar dupa contact bobita este respinsa.

Prin contactul dintre un corp electrizat si unul neutru , cel neutru trece in aceeasi stare de electrizare ca si corpul electrizat, acest fenomem numindu-se electrizare prin contact. Cele doua corpuri se incarca cu sarcini de acelasi semn.

Electrizarea corpurilor prin influenta

Experimentul 4 (fig.3) : Asezam doua vergele metalice pe doua pahare si apropiem paharele pana cand vergelele vin in contact (fig. 3a). Apropiem placuta din PVC electrizata de vergeaua B fara sa o atingem si apoi indepartam paharele avand grija sa nu atingem vergelele si indepartam placuta din PVC electrizata (fig.3b). Apropiem pe rand de cele doua vergele un pendul electrizat negativ (fig. 3c).

Constatam ca vergeaua B atrage pendulul, iar vergeaua A il respinge, deci prin apropierea unui corp electrizat de un corp metalic un capat al acestuia se electrizeaza pozitiv, iar celalalt negativ. Acest tip de a electriza un corp se numeste electrizare prin inductie sau prin influenta.

Un corp poate fi electrizat si daca in apropierea sa este adus un alt corp incarcat electric (corpul care poate fi electrizat este metalic). Corpul electrizat prin influenta nu-si modifica sarcina electrica, dar la extremitati se incarca cu sarcini de semne contrare.

Explicarea electrizarii

Atomul este format din nucleu si invelis electronic. In nucleu se gasesc particule numite nucleoni, din care exista protoni si neutroni. Protonii sunt particule elementare, avand sarcina electrica pozitiva, iar neutronii sunt nucleoni care nu au sarcina electrica (au sarcina neutra).

Electronii, ce formeaza invelisul electronic, se rotesc in jurul nucleului si au sarcina electrica negativa. Sarcina electronului este qe= - q0, iar sarcina protonului este qp= +q0. Numarul electronilor din invelisul electronic este egal cu numarul protonilor din nucleul atomului.

Sarcina totala a invelisului electronic este Qt= -Zq0, unde Z reprezinta numarul electronilor din invelis, iar q0 este sarcina elementara. Sarcina totala a nucleului va fi Qn = +Zq. Intrucat corpurile electrizate au sarcini mult mai mici decat un coulomb, se

-6

folosesc submultiplii acestuia: microcoulombul( 1mC = 10 C) si nanocoulombul

(1nC = 10 C) qe = -1,6 C qp = +1,6 10 C.

Sa presupunem ca prin frecarea unei placute din PVC pe o stofa, placuta a primit de la stofa "n" electroni. In acest fel, placuta va capata sarcina totala negativa: Q = -n q0, iar stofa sarcina totala pozitiva: Q = +n q0

Astfel numarul sarcinilor luate de pe un corp trebuie sa fie egal cu numarul celor transferate pe un alt corp sau pe un sistem de corpuri. Se remarca faptul ca intotdeauna sarcina totala a unui corp este un multiplu intreg al sarcinii elementare.

Aplicabilitatea electrizarii corpurilor in viata de toate zilele

Studiind aceste fenomene, ne putem explica de ce atunci cand atingem caroseria unui autovehicul dupa oprirea acestuia simtim o descarcare electrica sau cand dezbracam un pulover din material sintetic se aud pocnete insotite de scantei apar aceleasi manifestari; de asemenea si functionarea diferitelor aparate electrocasnice constituie modul de manifestare a fenomenelor electrice, care se folosesc de energia electrica. Vara in regiunile muntoase, cand norii coboara, varfurile brazilor se inconjoara cu o stralucire aurie, la fel ca si extremitatile catargelor metalice care se electrizeaza prin inductie sub actiunea norilor si se descarca lent in atmosfera, producand efecte luminoase care sunt de fapt manifestari ale electricitatii atmosferice.

Dezvoltarea industriei, agriculturii, transporturilor, cresterea gradului de confort si civilizatie se realizeaza prin folosirea unor tehnologii bazate pe utilizarea energiei electrice.

Mai demult, oamenii foloseau la actionarea masinilor si utilajelor surse primare de energie ca cea hidraulica, mecanica sau manuala la actionarea masinilor si utilajelor. Dupa explicarea fenomenelor electrice si descoperirea electricitatii acestea au fost perfectionate incat sa fie actionate cu ajutorul energiei electrice, care are la baza fenomenele studiate la electrizarea corpurilor. Au aparut ramuri noi ale industriei bazate pe fenomene specifice din domeniul electricitatii, unul din domeniile de varf fiind cel al informaticii, neimaginandu-se viata societatii omenesti fara computer.