Fizika (7-8.)
Az elektroszkóp működésének vizsgálata kísérlettel 2.
Szükséges előismeret
Coulomb-erő ismerete
Módszertani célkitűzés
Az elektroszkóp működésének kísérletes és számítógépes megismerése.
Az alkalmazás nehézségi szintje, tanárként
Közepes.
Elektroszkóp késztése
Szükséges eszközök: harmonikásan hajlítható szívószál, gémkapocs, gyurma, alufólia, olló.
A gémkapcsot hajlítsd ki olyan formán, hogy a belső kisebb ívű része a nagyobb ív meghosszabbításaként egy S-betű alakot adjon! A kisebb ívet ezután hosszában dugd a szívószál harmonikás részéhez közelebbi végébe! A szívószál másik végét rögzítsd az asztalon a gyurmával, majd a harmonikás részt állítsd vízszintesre! Az alufóliából vágj le akkora darabokat, melyeknek a szélessége megegyezik a szívószálból kilógó gémkapocs darab szélességével, vagyis arra rá tudd hajlítani! Ezután a két kis darabot hajlítsd rá a kilógó gémkapocs két szárára! Az elkészített elektroszkóppal vizsgáld a megdörzsölt műanyag vonalzó hatását!
Feladatok
- FELADAT
A pozitív töltésű rúddal közelíts az elektroszkóphoz! Miért térnek ki függőleges helyzetből az alumínium fóliák?
MÓDSZERTANI JAVASLAT
Először hagyjuk a tanulókat, hogy önállóan ismerkedjenek az interaktív alkalmazás lehetőségeivel.- 1.1. FELADAT
Mi történik az elektroszkóp fémrészében az elektronokkal?
A gémkapcson halmozódnak fel a pozitív töltésű rúd vonzó hatása miatt. - 1.2. FELADAT
Milyen töltésűvé válnak a fóliacsíkok?
Mivel a gémkapocs negatív töltésűvé vált, így az elektromos megosztás miatt a fóliacsíkok pozitív töltésűvé válnak. - 1.3. FELADAT
Milyen a két fólia csík közt ható elektromos erő?
Taszító erő lép fel, hiszen az azonos elektromos töltésű testek taszítják egymást
MÓDSZERTANI JAVASLAT
Most érdemes bekapcsolni az erővektorok funkciót.
- 1.1. FELADAT
- FELADAT
Húzd végig a pozitív töltésű rudat az elektroszkóp felső részén!
Írd le, miként változik a fóliacsíkok töltése!
A közelítéskor az elektroszkóp felső részére összegyűlt elektronok először egyesülnek a rúd pozitív töltéseivel (rekombinálódnak), ekkor a lemezek Qt töltése változatlan. A rekombinálódás után további elektronok lépnek át a pozitív töltésű rúdra, ekkor Qt növekszik. - FELADAT
Válassz egy tetszőleges értéket! Ekkor milyen irányba állnak a fóliacsíkok?
MÓDSZERTANI JAVASLAT
Most érdemes bekapcsolni az eredőerő funkciót.
Egy csík akkor áll meg, ha a csíkra ható nehézségi és a Coulomb-erő eredője a csíkkal egy egyenesbe esik, mert ilyenkor az eredőjük hatásvonala átmegy a forgástengelyen és így nincs forgató hatása. - FELADAT
Miért lesz a fóliacsíkok által bezárt szög mindig kisebb, mint ?
A Coulomb-erők felfelé forgatják a csíkokat, a csíkokra ható nehézségi erők pedig lefelé. Akkor lesz nyugalomban a két csík, ha a két forgató hatás egymással egyenlővé válik. Mivel a nehézségi erő nagysága sohasem lehet zérus (a fólia tömege nem lehet nulla), így a két csíkra ható eredő erők hatásvonalának szöge sohasem éri el a 180o-ot.