Fizika (7-8.)
Elektromos megosztás szigetelőkben
Információ ehhez a munkalaphoz
Szükséges előismeret
Az atomok felépítése, elektron és proton fogalma
Módszertani célkitűzés
Célunk az elektrosztatikus alapjelenségek hátterében meghúzódó jelenség, a polarizáció megértésének elősegítése. Az elektromos megosztás szemléltetése nagyon nehéz, elképzeléséhez komoly absztrakció kell. A szimuláció segít láthatóvá tenni a szigetelőben lévő töltéseket. Az Elektromos megosztás vezetőkben című tananyagegységben megvizsgálhatjuk, hogyan viselkednek a semleges vezetők elektromos térben.
Felhasználói leírás
Az ideális szigetelőanyagokban nincsenek szabad mozgásra képes töltéshordozó részecskék. A szimuláció egy ilyen ideális szigetelőt mutat be.
Dörzsöléssel elektromos állapotba hozott vonalzóval közelíts apró műanyag gyöngyszemekhez, papírdarabkákhoz! Figyeld meg, hogyan viselkednek a gyöngyszemek, papírdarabkák a vonalzó közelében! 
A kísérlet elvégzése után nézd meg a videót!
Hogyan lehetséges, hogy a feltöltött vonalzó vonzza a semleges gyöngyszemeket, papírdarabkákat?
A válaszadáshoz segít a szimuláció, melyben egy szigetelő test viselkedését vizsgáljuk elektromos térben.
Feladatok
- FELADAT
Milyen anyagokat nevezünk szigetelőknek? Keress példát ilyen anyagokra a környezetedben!VÁLASZ:Az ideális szigetelőanyagokban nincsenek szabad mozgásra képes töltéssel rendelkező részecskék. A valóságban azonban a hőmozgás hatására a szigetelő anyagokban is találhatók szabad töltéshordozók, de kis számban. Jó szigetelő anyagok a gázok, az olajok, a desztillált víz, az üveg, a műanyagok, a kerámiák. A papír átmenetet képez a szigetelők és a vezetők között. - FELADAT
Hozz létre a feltöltött üvegrúddal elektromos teret a szigetelő test közelében!
Hogyan viselkednek a töltések az elektromos tér hatására? Az üvegrúd az egérrel mozgatható.
Figyeld meg a töltések viselkedését, miközben a rúd mozog!VÁLASZ:A semleges szigetelő anyagokban a töltések csak kis molekuláris méretekben képesek elmozdulni, külső elektromos tér hatására a különböző töltések súlypontja eltolódik, dipólusok jönnek létre. A dipólusok a külső elektromos térnek megfelelő irányba állnak be. - FELADAT
Hozz létre a feltöltött ebonitrúddal elektromos teret a szigetelő test közelében!
Hogyan viselkednek a töltések az elektromos tér hatására?
Figyeld meg a töltések viselkedését, miközben az ebonitrudat mozgatod!VÁLASZ:A megfigyelhető jelenség azonos azzal, amit az üvegrúd esetén tapasztalhatunk, csak a dipólusok iránya ellentétes.
HÁZI FELADAT
Közelíts megdörzsölt vonalzót vékony vízsugárhoz! Mit tapasztalsz? A vízmolekula felépítésének ismeretében magyarázd meg a jelenséget! Mit gondolsz, mi történik, ha a vízsugárhoz feltöltött üvegrúddal közelítünk?
VÁLASZ:
A töltött testek töltésüktől függetlenül azonos módon térítik el a vízsugarat. A vízsugár a töltött test felé mozdul el. A jelenség azzal magyarázható, hogy a víz dipólus molekulákból áll. A vonalzó negatív töltésének hatására a vízmolekulára egyszerre hat taszító és vonzóerő. A víz dipólus molekulái úgy fordulnak, hogy a pozitív töltésű oldalukkal kerüljenek közelebb a vonalzóhoz, míg negatív oldaluk távolodik. Mivel a vonzóerő nagyobb, így a vízmolekulák a vonalzóhoz közelednek.