2. Διαπιστώνουμε αν ένα σώμα είναι ηλεκτρισμένο ή όχι
με το ηλεκτρικό εκκρεμές ή το ηλεκτροσκόπιο
3. Η ηλεκτρική φόρτιση (ηλέκτριση) των σωμάτων γίνεται με τη
μεταφορά ηλεκτρονίων. Τα πρωτόνια δεν μπορούν να
μετακινηθούν εύκολα και γιατί έχουν μεγάλη μάζα (περίπου
2000 μεγαλύτερη από τη μάζα του ηλεκτρονίου) αλλά και γιατί
είναι «παγιδευμένα» στο εσωτερικό των πυρήνων των
ατόμων, λόγω της ισχυρής πυρηνικής δύναμης. Όταν ένα
σώμα προσλαμβάνει (παίρνει) ηλεκτρόνια, παρουσιάζει
πλεόνασμα ηλεκτρονίων, οπότε έχει αρνητικό φορτίο.
Αντίθετα όταν ένα σώμα αποβάλλει ηλεκτρόνια, παρουσιάζει
έλλειμμα ηλεκτρονίων, οπότε έχει θετικό φορτίο.
4. ΝΑ ΘΥΜΟΜΑΣΤΕ ΠΑΝΤΑ:
Δύο (πολύ σπουδαίες) ιδιότητες του ηλεκτρικού φορτίου:
• Η διατήρηση του ηλεκτρικού φορτίου.
• Η «κβάντωση» του ηλεκτρικού φορτίου.
5. Η διατήρηση του ηλεκτρικού φορτίου είναι ένας από τους
πιο σημαντικές νόμους (αρχές) της φυσικής. Σύμφωνα με
την αρχή αυτή, σε οποιαδήποτε διαδικασία συμβαίνει στη
φύση είτε στο μικρόκοσμο είτε στο μακρόκοσμο το
συνολικό (ή ολικό) φορτίο διατηρείται σταθερό.
Μπορούμε να γράψουμε:
(1)
( ) ( )
q q ά
=
6. Η δεύτερη σπουδαία ιδιότητα του ηλεκτρικού φορτίου, η
κβάντωση, μας λέει ότι το ηλεκτρικό φορτίο εμφανίζεται
πάντα σαν ακέραιο πολλαπλάσιο του στοιχειώδους
ηλεκτρικού φορτίου. Το στοιχειώδες ηλεκτρικό φορτίο λέμε
ότι αποτελεί το κβάντο του ηλεκτρικού φορτίου. Το κβάντο
λοιπόν του ηλεκτρικού φορτίου είναι το φορτίο του
ηλεκτρονίου (ή του πρωτονίου). Μπορούμε να γράψουμε
ότι το φορτίο που αποκτά ένα σώμα όταν φορτίζεται είναι
πάντα:
,
e
q Nq N
= =
(0.1)
(2)
7. ΤΡΟΠΟΙ ΗΛΕΚΤΡΙΣΗΣ
Η ηλέκτριση ενός σώματος γίνεται με τους παρακάτω τρόπους:
i. Με τριβή:
Όταν τρίβουμε πχ. έναν πλαστικό χάρακα με μάλλινο
ύφασμα, (εξωτερικά) ηλεκτρόνια από το ύφασμα
μεταφέρονται στο χάρακα. Ο χάρακας αποκτά αρνητικό
φορτίο ενώ το μάλλινο ύφασμα φορτίζεται θετικά. Το
φορτίο του χάρακα είναι αντίθετο από αυτό του μάλλινου
υφάσματος (λόγω της διατήρησης του ηλεκτρικού
φορτίου).
8. ii. Με επαφή:
Αν ένα φορτισμένο σώμα έρθει σε επαφή με ένα αφόρτιστο,
τότε ηλεκτρόνια μετακινούνται από το ένα σώμα στο άλλο.
• Αν το φορτισμένο σώμα έχει αρνητικό φορτίο, τότε κάποια
από τα «πλεονάζοντα» ηλεκτρόνια που έχει θα μεταφερθούν
στο αφόρτιστο αρχικά σώμα, που πλέον θα φορτισθεί και
αυτό αρνητικά.
• Αν το φορτισμένο σώμα έχει θετικό φορτίο, τότε
ηλεκτρόνια θα μεταφερθούν προς αυτό από το αφόρτιστο,
οπότε και το αφόρτιστο θα φορτισθεί θετικά.
iii.Με επαγωγή (από απόσταση).
9. ΑΓΩΓΟΙ – ΜΟΝΩΤΕΣ –ΗΜΙΑΓΩΓΟΙ
Ανάλογα με το αν ένα φορτισμένο σώμα επιτρέπει ή όχι
την μετακίνηση (την διασπορά ή διασκορπισμό) του
φορτίο σε όλη του την έκταση, χωρίζουμε τα σώματα
σε:
10. a) Αγωγούς
Οι αγωγοί επιτρέπουν τη μετακίνηση του ηλεκτρικού φορτίου και τη
διασπορά του σε όλη τους τη έκταση. Αγωγοί είναι τα μέταλλα. Η
«αγωγιμότητά» τους οφείλεται στα λεγόμενα ελεύθερα ηλεκτρόνια που
έχουν τα μέταλλα. Σ’ ένα μέταλλο, τα εξωτερικά ηλεκτρόνια των ατόμων
συγκρατούνται τόσο χαλαρά από τους πυρήνες ώστε διαφεύγουν και
κινούνται ελεύθερα σε όλη την έκταση του μετάλλου. Γι’ αυτό
ονομάζονται ελεύθερα ηλεκτρόνια. Τα άτομα του μετάλλου, αφού
έχουν χάσει τα εξωτερικά τους ηλεκτρόνια, έχουν αποκτήσει θετικό
φορτίο. Έχουν μετατραπεί σε θετικά ιόντα. Τα θετικά ιόντα, σε αντίθεση
με τα ελεύθερα ηλεκτρόνια, είναι πολύ «δυσκίνητα». Κάνουν μόνο
κάποιες μικρές κινήσεις (ταλαντώσεις), γύρω από τη θέση ισορροπίας
τους (Οι θέσεις ισορροπίας των θετικών ιόντων του μετάλλου
σχηματίζουν ένα «πλέγμα» που ονομάζεται μεταλλικό πλέγμα.
11. Οι αγωγοί, όπως θα μάθουμε παρακάτω,
επιτρέπουν τη διέλευση του ηλεκτρικού
ρεύματος. Αγωγοί λέγονται και τα καλώδια
που χρησιμοποιούμε στα ηλεκτρικά
κυκλώματα (για τα οποία θα μιλήσουμε στο
επόμενο κεφάλαιο). Επίσης ο υγρός αέρας
είναι αγωγός. Θυμηθείτε τις προσπάθειες
ηλέκτρισης στο εργαστήριο που αποτύγχαναν
όταν ο αέρας ήταν υγρός (η ατμόσφαιρα είχε
μεγάλη υγρασία).
12. b) Μονωτές
Σε αντίθεση με τους αγωγούς, οι μονωτές δεν επιτρέπουν
τη μετακίνηση του ηλεκτρικού φορτίου και τη διασπορά
του σε όλη τους τη έκταση. Έτσι το φορτίο ενός μονωτή
παραμένει «εντοπισμένο» στην περιοχή που εμφανίσθηκε
(κατά την ηλέκτριση). Παραδείγματα μονωτών είναι: το
πλαστικό, το γυαλί, το καουτσούκ, ο εβονίτης, η
πορσελάνη, το κερί, το ξύλο και το καθαρό (αποσταγμένο)
νερό. Ο ξηρός αέρας είναι μονωτής.
13.
14. c) Ημιαγωγούς
Μια τρίτη κατηγορία αποτελούν οι λεγόμενοι ημιαγωγοί.
Στη χημεία σας θα μάθετε για το πυρίτιο και το γερμάνιο
που είναι υλικά που με κατάλληλες προσμίξεις γίνονται
ημιαγωγοί. Από λεπτά στρώματα συσκευασμένων μαζί
ημιαγωγών υλικών, φτιάχνονται τα τρανζίστορ, και τα
ολοκληρωμένα κυκλώματα που χρησιμοποιούνται σε
πολλές εφαρμογές που αφορούν, μεταξύ άλλων, τους
ηλεκτρονικούς υπολογιστές.
15.
16. 1). Να χαρακτηρίσετε με το γράμμα (Α) τους αγωγούς και με το
γράμμα (Μ) τους μονωτές (Μ) στα σώματα που ακολουθούν :
α) Πλαστικό β) Χαλκός γ) Ξύλο δ) Γυαλί
ε) Λάστιχο στ) Σίδηρος
ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ
2). Να κυκλώσεις το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.
Λέγοντας ότι ένα σώμα είναι θετικά φορτισμένο, εννοούμε ότι:
α. δεν έχει καθόλου αρνητικά φορτία
β. έχει μόνο θετικά φορτία
γ. δεν έχει καθόλου ηλεκτρόνια
δ. έχει περισσότερα θετικά παρά αρνητικά φορτία
17. 3). Δύο φορτισμένες μεταλλικές σφαίρες έχουν φορτία Q1 = -6μC και
Q2 = 10μC. Τις φέρνουμε σε επαφή κρατώντας τις με λαστιχένια γάντια
και τις απομακρύνουμε. Η πρώτη σφαίρα έχει τώρα φορτίο Q'1 = 1μC.
Ποιο θα είναι το νέο φορτίο Q'2 της δεύτερης σφαίρας;
4).Να συμπληρώσετε τις λέξεις που λείπουν από το παρακάτω κείμενο,
έτσι ώστε οι προτάσεις που προκύπτουν να είναι επιστημονικά ορθές:
α. Όταν ένα σώμα φορτίζεται με επαφή σε όλη του την έκταση το
ονομάζουμε .................., ενώ όταν φορτίζεται μόνο τοπικά το
ονομάζουμε .................. Το πλαστικό και το γυαλί είναι ...................., ενώ
τα μέταλλα είναι .................
β. Οι .......................επιτρέπουν την κίνηση των φορτισμένων σωματιδίων
στο εσωτερικό τους, ενώ οι ......................όχι.
