Dane INFORMACYJNE (do uzupełnienia)

2. Dane INFORMACYJNE (do uzupełnienia) • Nazwa szkoły: • Gimnazjum Nr 1 im. Stanisława Dulewicza w Darłowie • ID grup : • 98/57_MF_G1 • Opiekun: Alicja Słoma • Kompetencja: matematyczno- fizyczna • Temat projektowy: „Wiwat elektryczność!” • Semestr/rok szkolny: semestr IV rok szkolny 2011/2012

3. „Wiwat elektryczność”

4. MATERIA Materia jest to wszytko, co posiada masę. Jest ona zbudowana z atomów, które składają się z cząsteczek elementarnych: neutronów, protonów i elektronów Elektrony krążą wokół jądra. Pomiędzy jądrem a elektronami działa siła elektrostatycznego przyciągania. Elektrony są niejednakowo oddalone od jądra. Atom jest obojętny elektrycznie, bo liczba elektronów i protonów jest taka sama. Atomy różnych pierwiastków różnią się między sobą właśnie liczbąprotonów i elektronów. Jeśli jednak do obojętnego elektrycznie atomu zostanie przyłączony lub od niego oderwany jeden lub kilka elektronów, to staje się on jonem, który nie jest już obojętny elektrycznie:atom + elektron = jon ujemny,atom - elektron = jon dodatni.

5. BUDOWA ATOMU

6. WIADOMOŚCI WSTĘPNE elektrostatyka– dziedzina fizyki zajmująca się oddziaływaniami pomiędzy nieruchomymi ładunkami elektrycznymi. Oddziaływania te zwane są elektrostatycznymi. Elektrostatyka rozpatruje też ładunki poruszające się, o ile pomija się wszystkie efekty wynikające z ruchu ładunków z wyjątkiem zmiany ilości ładunku. ładunkiem nazywamy porcją elektryczności. Najmniejszy ładunek posiada cząstka elementarna zwana elektronem. Jednostką ładunku jest 1C kulomb . 1C jest ładunkiem odpowiadającym ładunkowi elektronów , ładunek jednego elektronu równa się 1e = jednostki pochodne kulomba to :1 mC= C=0,001 C 1µC= C=0,000001 C

7. ŁADUNKI ELEKTRYCZNE Istnieją dwa rodzaje ładunku elektrycznego: dodatni ujemny Neutron jest cząstką, która nie posiada ładunku, więc jest elektrycznie obojętny. Ładunek protonu i elektronu są sobie równe, co do wartości bezwzględnej. Wartość ich ładunków nosi nazwę ładunku elementarnego. Ciała, w których znajdują się te same ilości protonów i elektronów (które się wzajemnie zobojętniają), są elektrycznie obojętne. Jeżeli ciało jest naelektryzowane, oznacza to, że nastąpiło zachwianie równowagi pomiędzy ilością ładunków poszczególnych elektronów.

8. ŁADUNKI ELEKTRYCZNE Przyciąganie będzie występowało wtedy, gdy ładunki mają przeciwne znaki (ładunki różnoimienne). Odpychanie będzie występować wtedy, gdy ładunki mają te same znaki (ładunki jednoimienne). Jednostką ładunku elektrycznego jest kulomb. 1 kulomb (1C) jest to ładunek przepływający w czasie 1 sekundy przez poprzeczny przekrój przewodnik, w którym płynie prąd o natężeniu 1 ampera (1A) Q =I∙t 1C=1A∙1s Q - ładunek elektryczny [C], t - czas przepływu prądu [s], I - natężenie prądu [A]

9. PIETER VON MUSSHENBROEK (ur. 14 marca 1692 w Lejdzie, zm. 19 września 1761 tamże) – holenderski fizyk. Był kolejno profesorem uniwersytetów w Duisburgu (1719-1723), Utrechcie (1723-1739) i Lejdzie (od 1739). Członek Royal Society w Londynie. Zajmował się problematyką elektryczności, ciepła i optyki. Pod koniec 1745 roku niezależnie od E.J. Kleista skonstruował pierwszy kondensator - tzw. butelkę lejdejską.

10. STEPHEN GRAY Stephen Gray (ur. w grudniu 1666 w Canterbury, zm. 7 lutego 1736 w Londynie), angielski barwiarz, astronom amator i naukowiec, który jako pierwszy prowadził systematyczne eksperymenty nad przewodnictwem elektrycznym. Uznawany jest za jednego z ojców elektryczności. Pewnej nocy w swoim pokoju w Charterhouse, zauważył, że korek w końcu jego rurki wytwarzał siłę przyciągania na małe kawałeczki kartek oraz na plewy, gdy rurka została potarta. Obserwacje te stały się później podstawą twierdzenia, iż 'moc elektryczna' może być przenoszona na odległość, z przedmiotu na przedmiot, przy pomocy metali i wilgotnych włókien. Dalsze eksperymenty i obserwacje badawcze przyczyniły się do podziału ciał na przewodniki i izolatory (nazwy zastosowane przez Johna Desaguliers'a). W 1731 Towarzystwo Królewskie przyznało mu pierwszy Medal Copley'a za prace nad przewodnictwem i izolacją elektryczną, a 1732 drugi Medal Copley'a za doświadczenia indukcyjne. W roku 1732 został również członkiem Towarzystwa Królewskiego.

11. EWALD KLEIST Ewald Jürgen Georg von Kleist (ur. 10 czerwca 1700 w Wicewie koło Białogardu, zm. 10 grudnia 1748 w Koszalinie) – niemiecki prawnik i uczony, jeden z dwóch niezależnych wynalazców butelki lejdejskiej (drugim był Pieter van Musschenbroek). Studiował nauki prawne w Lipsku i w Lejdzie. W latach 1722-1747 był dziekanem katedry w Kamieniu Pomorskim i w tym czasie (w 1745) dokonał swego wynalazku. Potem został prezesem królewskiego sądu dworskiego w Koszalinie

12. CHARLES-FRANCOIS DUFAY Charles-François de Cisternay Du Fay, urodzony 14 września 1698 w Paryżu, zmarły 16 czerwca 1739, francuski chemik i fizyk, superintendent królewskich ogrodów w Paryżu Jardin du Roi, odkrywca dwóch rodzajów elektryczności statycznej, twórca teorii 'dwóch fluidów' - w przeciwieństwie do teorii 'jednego fluidu' Franklina. Odkrył on 2 rodzaje elektryczności statycznej: pozytywną tzw. szkłową (dodatnia) i negatywną tzw. żywiczną (ujemna), którą w 1746 formalizuje Jean-Antoine Nollet

13. LUIGI GALVANI Luigi Galvani (ur. 9 września 1737 w Bolonii, zm. 4 grudnia 1798 w Bolonii, Włochy) – włoski fizyk, lekarz i fizjolog mieszkający w Bolonii. Od 1763 roku był profesorem na Uniwersytecie w Bolonii. Podczas badań anatomicznych żab, dokonał słynnego odkrycia zjawiska pobudzenia elektrycznego narządów, które przypisywał – błędnie – tzw. elektryczności zwierzęcej. Mimo, że sama hipoteza była błędna, przyspieszyła znacznie prace nad badaniem elektryczności, w szczególności zainspirowały Voltę do badań, które doprowadziły do skonstruowania pierwszej baterii elektrycznej

14. CHARLES COULOMB Charles Augustin de Coulomb (wym. szarl ogustę de kulą) (ur. 14 czerwca 1736 w Angouleme, zm. 23 sierpnia 1806 w Paryżu) – francuski fizyk, od którego nazwiska pochodzi prawo Coulomba i jednostka ładunku elektrycznego – kulomb. Syn Henry'ego i Catherine Bajet. Ukończył gimnazjum klasyczne Mazarina w Paryżu. W lutym 1760 zdał egzaminy wstępne i został przyjęty do Szkoły Inżynierii (École du Génie). Po jej ukończeniu w listopadzie 1761, został mianowany na stopień porucznika wojsk inżynieryjnych. Najpierw skierowano go do garnizonu Brest, a później na wyspę Martynikę w Indiach Zachodnich. Tam w latach 1763–1772 kierował budową Fortu Burbon. Po powrocie do Francji otrzymał stopień kapitana i pełnił służbę w Bouchain. Od 1773 całkowicie poświęcił się pracom badawczym dotyczącym magnetyzmu, teorii maszyn prostych i elektrostatyki. Od 1781 członek francuskiej Akademii Nauk. W 1785 na podstawie wielu precyzyjnych eksperymentów, przeprowadzonych za pomocą wagi skręceń sformułował prawo nazwane od jego nazwiska prawem Coulomba, będące podstawowym prawem elektrostatyki. Później rozwinął teorię elektryzowania powierzchniowego przewodników. W 1786 odkrył zjawisko ekranowania elektrycznego, a w 1789 wprowadził pojęcie momentu magnetycznego.

15. HENRYK CAVENDISH ur. 10 października 1731 w Nicei, zm. 24 lutego 1810 w Londynie – brytyjski chemik i fizyk, członek The Royal Society. Studiował na Uniwersytecie Cambridge, lecz opuścił uczelnię przed uzyskaniem dyplomu. Pochodził z arystokratycznej rodziny i odziedziczył znaczną fortunę, która umożliwiła mu prowadzenie badań. Założył własne laboratorium w Londynie. Większość jego prac nie została opublikowana za jego życia. Osiągnięcia: wydzielenie wodoru wydzielenie dwutlenku węgla oznaczenie składu powietrza oznaczenie składu wody oznaczenie składu kwasu azotowego Prowadził liczne prace z dziedziny elektryczności np. odkrył przed Coulombem i Ohmem prawo Coulomba i prawo Ohma, jednak swoich prac nie publikował i z tego względu pozostały przez wiele lat nieznane. Pierwszy w miarę dokładnie obliczył masę Ziemi. Użył do tego celu udoskonalonej przez siebie wagi skręceń, której twórcą był John Michell. Po śmierci, w roku 1871, z jego pieniędzy ufundowano placówkę badawczą jego imienia - the Cavendish Laboratory na uniwersytecie Cambridge.

16. HRABIA ALEKSSANDRO VOLTA Hrabia Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta (ur. 18 lutego 1745 w Como, zm. 5 marca 1827 tamże) – włoski fizyk, wynalazca, konstruktor i fizjolog. W roku 1774 skonstruował elektrofor, umożliwiający elektryzowanie ciał. W roku 1776 odkrył metan – główny składnik gazu błotnego. Eksperymentował z zapalaniem gazów w zamkniętej przestrzeni przy użyciu iskry elektrycznej. W roku 1781 skonstruował elektroskop, służący pomiarom elektryczności. W roku 1782 skonstruował kondensator. W roku 1800 skonstruował ogniwo Volty poprzez zanurzenie płytek srebra i cynku w słonej wodzie, a w 1801 zaprezentował przed samym Napoleonem stos Volty. W 1779 Alessandro Volta został profesorem fizyki na uniwersytecie w Pawii i zajmował to stanowisko przez 25 lat.

17. MICHAEL FARADAY Michael Faraday (ur. 22 września 1791, zm. 25 sierpnia 1867) – fizyk i chemik angielski, jeden z najwybitniejszych uczonych XIX w., eksperymentator, samouk Największe znaczenie miały prace Faradaya dotyczące elektryczności. W 1831 r. odkrył zjawisko indukcji elektromagnetycznej, co przyczyniło się do powstania elektrodynamiki. W latach 1833-34 sformułował prawa elektrolizy i wprowadził nomenklaturę dla opisu tego zjawiska. Stworzył podstawy elektrochemii. Faraday odkrył również zjawisko samoindukcji, zbudował pierwszy model silnika elektrycznego . W 1845 r. stwierdził, że diamagnetyzm jest powszechną właściwością materii, odkryty zaś przez niego paramagnetyzm – właściwością szczególną niektórych jej rodzajów. Faraday wprowadził pojęcie linii sił pola i wysunął twierdzenie, że ładunki elektryczne działają na siebie za pomocą takiego pola. W 1848 r. odkrył zjawisko Faradaya. Odkrycia Faradaya z zakresu elektrodynamiki miały ogromne znaczenie z dwóch powodów. Po pierwsze, prawo Faradaya ma podstawowe znaczenie w teorii elektromagnetyzmu. Po drugie, indukcja elektromagnetyczna może być wykorzystana do wytwarzania prądu elektrycznego, co zademonstrował sam Faraday budując pierwszą prądnicę. Nowoczesne generatory elektryczne stosowane obecnie są oczywiście znacznie bardziej złożone, jednak wszystkie opierają się na tej samej zasadzie – indukcji elektromagnetycznej.

18. EKSPERYMENTY MILIKANA EksperymentMillikana – doświadczenie przeprowadzone w 1911 przez Roberta Millikana, w którym wykazał stałość ładunku elektronu i wyznaczył jego wartość. Millikan rozpylał w powietrzu krople oleju, które elektryzowały się podczas rozpylania po czym wpadały do kondensatora, gdzie ich ruch mógł być obserwowany przez mikroskop. Zamknięcie obwodu elektrycznego wytwarzało jednorodne pole elektryczne między poziomymi okładkami kondensatora. Pole to działało dodatkową siłą przeciwstawiającą się opadaniu kropli pod wpływem własnego ciężaru. Obserwowano spadanie kropli przy wyłączonym napięciu i ich ruch w górę przy włączonym. Na podstawie prędkości ruchu kropli możliwe było określenie sił działających na kroplę: grawitacyjnej, elektrycznej i siły oporu, a z nich – wartości ładunku kropli. Opracowując wyniki otrzymane z tego doświadczenia, Millikan stwierdził kwantyzację ładunków kropli. Ładunki te były wielokrotnościami podstawowej wartości – ładunku elektrycznego elektronu . Idea eksperymentu Schemat doświadczenia z pracy Millikana

19. PRZEWODNIKI przewodnikami są wszystkie ciała zawierające swobodne nośniki ładunków elektrycznych . w metalach swobodnymi nośnikami są elektrony , a cieczach i gazach są to jony dodatnie , ujemne i elektrony np.srebro, miedź, złoto, żelazo, aluminium, grafit.

20. IZOLATORY izolatorami , czyli złymi przewodnikami są materiały niezawierające swobodnych nośników ładunku elektrycznego . np.siarka, bursztyn, żywica, powietrze atmosferyczne, próżnia.

21. PÓŁPRZEWODNIKI Półprzewodniki − najczęściej substancje krystaliczne, których konduktywność (przewodnictwo właściwe) może być zmieniana w szerokim zakresie (np. 10-8 do 103 S/cm) poprzez domieszkowanie, ogrzewanie, oświetlenie badź inne czynniki. Przewodnictwo typowego półprzewodnika plasuje się między przewodnictwem metali i dielektryków. np.krzem, selen, german, tlenki, siarczany

22. NADPRZEWODNICTWO Nadprzewodnictwo – stan materiału polegający na zerowej rezystancji, jest osiągany w niektórych materiałach w niskiej temperaturze. Nadprzewodnictwo zostało wykryte w 1911 przez KamerlinghaOnnesa. Jest to zjawisko kwantowe, niemożliwe do wyjaśnienia na gruncie fizyki klasycznej. Poza zerową rezystancją inną ważną cechą nadprzewodników jest wypychanie ze swej objętości pola magnetycznego (efekt Meissnera). Nadprzewodnictwo jest obserwowane w różnorodnych materiałach: niektórych pierwiastkach (na przykład w cynie, rtęci i ołowiu), stopach, ceramikach tlenkowych czy materiałach organicznych. Namagnesowany przedmiot lewituje nad nadprzewodnikiem schłodzonym poniżej temperatury przejścia.

23. PRAWO COLOMBA Prawo Coulomba – jedno z podstawowych praw fizyki, opisujące siłę oddziaływania elektrostatycznego ładunków elektrycznych. Zostało opublikowane w 1785 roku przez francuskiego fizyka Charlesa Coulomba. Prawo Coulomba mówi, że siła wzajemnego oddziaływania dwóch punktowych ładunków elektrycznych jest wprost proporcjonalna do iloczynu tych ładunków i odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości między nimi.

24. POLE ELEKTYCZNE polem elektrycznym nazywamy przestrzeń otaczająca każdy o dowolnej wartości ładunek elektryczny o takiej własnosc , że na umieszczone w tej przestrzeni ciała naelektryzowane działają siły elektryczne pole elektrostatyczne to przestrzeń otazająca każdy nieruchomy ładunek elektryczny , zatem jest to pole elektryczne niezmieniające sie w czasie linie sił pola elektrycznego to linie proste lub krzywe , do których styczne pokrywają się w każdym punkcie z kierukiem siły działającej na ładunek lektrycznyumieeszczony w tym punkcie pola .

25. POLE CENTRALNE I JEDNORODNE na rysunkach przedstawiono kształt linii sił pola elektrycznego dla ładunków zgromadzonych na ciałach , które mozemy uważac za punktowe . pole elektrostatyczne punktowego ładunku elektrycznego przedstawiamy graficznie za pomocą linii promieniście wybiegających z ładunku dodatniego , wchodzących do ładunku ujemnego . pole elektryczne wytworzone przez xiała naelektryzowane , które możemy uważac za punktowe , nazywamy polem centralnym , źródłowym lub kulombowskim . obok widzimy linie pola elektycznego jednorodnego wytworzonego przez dwie naelektryzowane ładunkami elektrycznymi przeciwnych znaków płytkami przewodzącym . pole , w którym linie sił są do siebie równoległe , nazywamy polem jednorodnym .

26. OD ŻABY DO ELEKTROMETRU Badania żabich odruchów, którymi zajmował się Galvani – wywieszał na kracie okiennej spreparowane żabie mięśnie i obserwował, jak podlegają skurczom podczas burzy – dowiodły istnienia „zwierzęcej elektryczności”. Zainspirowało to Voltę i bardzo dobrze się stało. Wyobraźmy sobie Henry'ego Forda instalującego w każdym ze zbudowanych w jego fabryce samochodów pudełko z żabami, opatrzone instrukcją: „Żaby należy karmić co 25 kilometrów”. To Volta odkrył, że żabia elektryczność miała coś wspólnego z obecnością dwóch rodzajów metalu połączonych żabim ścierwem. Żaby Galvaniego wisiały na mosiężnych haczykach na żelaznej kracie. Volta wypróbowywał różne pary metali i wkrótce zdołał doprowadzić do przepływu prądu elektrycznego nawet bez udziału żab: zamiast nich stosował kawałki skóry namoczone w solance. Potem ustawił „stos” płytek cynkowych na przemian z miedzianymi, gdyż zdał sobie sprawę, że im większy stos, tym większy prąd płynął przez podłączony do niego obwód. Kluczowym momentem działalności Volty było wynalezienie elektrometru – urządzenia służącego do pomiaru prądu. Badania te przyniosły dwa bardzo ważne rezultaty: narzędzie laboratoryjne służące do wytwarzania prądu i świadomość, że elektryczność może być wynikiem reakcji chemicznych.

27. ELEKTRYZOWANIE CIAŁ Elektryzowanie ciał przez tarcie:Elektryzowanie przez tarcie polega na przepływie elektronów z jednego ciała do drugiego podczas pocierania ich jedno o drugie. W ten sposób jedno ciało posiada ładunek dodatni, a drugie ujemny. Pocieramy laskę szklaną o jedwab, a laskę ebonitową o wełnę. Laska szklana zostanie naładowana ładunkiem dodatnim, a laska ebonitowa ujemnym. Poznamy to po ich wzajemnym oddziaływaniu. Dwie naelektryzowane laski szklane lub ebonitowe odpychają się (ładunki jednoimienne odpychają się), laska szklana z ebonitowa przyciągają się (ładunki różnoimienne przyciągają się). Elektryzowanie ciał przez indukcję:Indukcja elektrostatyczna jest to zjawisko przemieszczania się ładunku elektrycznego w obrębie ciała pod wpływem ciała naelektryzowanego. Każde ciało naelektryzowane przyciąga ciało elektrycznie obojętne. Dzieje się tak, dlatego, że w każdym ciele elektrony mają większą lub mniejszą zdolność przemieszczania się. Zbliżając ciało naelektryzowane do ciała obojętnego siły elektryczne mogą powodować przesunięcie się elektronów w obrębie tego ciała. Elektryzowanie ciał przez dotyk:Naelektryzowaną ujemnie laskę ebonitową, na której jest nadmiar elektronów, zbliżamy do obojętnej metalowej kuli. Po zetknięciu się dwóch ciał elektrony z laski ebonitowej przepłyną na metalową kulę. Laska ebonitowa nadal będzie naładowana ujemnie, ale już ładunek ten będzie mniejszy. Natomiast obojętna dotychczas kula zostanie naelektryzowana ujemnie.

28. Weź plastikową rurkę do napojów i energicznie potrzyj ją o materiał, na przykład o koszulkę. Następnie zbliż rurkę do drobno pociętych kawałków papieru. Co się dzieje? DOŚWIADCZENIE – ELEKTRYZOWANIE CIAŁ Potarta rurka przyciąga drobne kawałki papieru.

29. DOŚWIADCZENIE - ŁADUNKI ELEKTRYCZNE Do kolejnego doświadczenia będą Ci potrzebne: dwie laski szklane, dwie laski ebonitowe oraz statyw (zamiast laski ebonitowej możesz też wykorzystać rurkę z PCV). Zbadaj wzajemne oddziaływanie lasek tak, jak przedstawia to rysunek. Po zawieszeniu naelektryzowanej laski ebonitowej, najpierw zbliż do niej naelektryzowaną laskę szklaną, a później ebonitową. Następnie zmień wiszącą laskę na szklaną i powtórz doświadczenie. Jak oddziałują badane ciała? Laski naładowane tym samym ładunkiem elektrycznym odpychają się po naelektryzowaniu, a naładowane różnymi ładunkami — się przyciągają.

30. DOŚWAIDCZENIE-ELEKTROSKOP Samemu można zbudować i przetestować prosty elektroskop. Potrzebowaliśmy do tego paska aluminiowej folii. Zgięliśmy go w pół i zawiesiliśmy słomce, tak jak na zdjęciu poniżej. Następnie naelektryzowaliśmy go Zrobiliśmy to pocierając energicznie drugą rurkę, o wełniany materiał i dotykając folii. Po kilkukrotnym potarciu zauważyliśmy, że listki zaczęły się rozchylać.  Na zdjęciu z lewej strony znajduje się naładowany elektroskop z rozchylonymi, odpychającymi się listkami. Rysunek z prawej strony przedstawia elektroskop po dotknięciu folii palcem. Listki po kontakcie z dłonią opadają. Elektroskop po dotknięciu palcem się rozładowuje. Dzieje się tak dlatego, że ładunek zgromadzony na listkach elektroskopu rozchodzi się po ludzkim ciele. Aby naładować elektroskop, należy kilkakrotnie pocierać plastikową rurkę i przekazywać ładunek listkom elektroskopu. Za każdym razem rozchylają się one coraz bardziej. Ładunek elektryczny jest zatem wielkością podzielną — można naelektryzować ciało mniej lub bardziej, przekazać mu mniej lub więcej ładunku elektrycznego.

31. W NASZEJ PREZENTACJI KORZYSTALIŚMY Z • Zasobów Internetu: • www.fizyka.net.pl • www.elektrostatykaiprad.republika.pl, • www.fizykon.org/elektrycznosc/el ,

32. AUTORZY: Hubert Rudzki Patryk Kuras Sławek Gryciuk Marta Bukowska Sebastian Bikuń Agata Walczuk Emilia Wicińska Sara Oleksiak Oliwia Krzyżaniak Agata Marcinkowska