2. Elektryzowanie ciał

Jeżeli ciało posiada taką samą ilość ładunków dodatnich jak i ujemnych, to mówimy, że jest to ciało elektrycznie obojętne (nienaelektryzowane).

Jeżeli ciało posiada więcej ładunków dodatnich (protonów), to mówimy, że jest naelektryzowane dodatnio.

Jeżeli ciało posiada więcej ładunków ujemnych (elektronów), to mówimy, że jest naelektryzowane ujemnie.

Ciało może być też naelektryzowane z jednej strony ujemnie a z drugiej dodatnio (po jednej stronie ciała jest więcej elektronów niż po drugiej).

Z elektryzowaniem ciał masz do czynienia na co dzień:

- elektryzowanie włosów grzebieniem

- elektryzowanie balonu szmatką (włosami)

- elektryzowanie pościeli

Elektryzowanie ciał polega na przechodzeniu elektronów z ciała do ciała. Jedno z ciał wtedy elektryzuje się dodatnio (mniej elektronów), a drugie ujemnie (więcej elektronów).

Elktryzowanie elektroskopu

Oczywiście w rzeczywistości przechodzi na drugie ciało ogromnie duża liczba elektronów.

W VI w p.n.e. Tales z Miletu zauważył, że potarty bursztyn przyciąga malutkie ciała. W XVII wieku angielski fizyk William Gilbert zaobserwował, że również inne ciała, np. szkło, po potarciu zachowują się jak bursztyn. On to po raz pierwszy użył w swoich pismach słowa „elektryczność”. Pochodzi ono z języka greckiego, w którym słowem elektron określano właśnie bursztyn. Bursztyn był cennym towarem handlowym. W czasach starożytnych, aby go zdobyć, kupcy wyprawiali się z południa nad wybrzeże Bałtyku drogą handlową nazwaną bursztynowym szlakiem albo traktem.

Bursztyn elektryzuje się ujemnie. Dwa bursztyny naelektryzowane odpychają się. Jeżeli jakieś naelektryzowane ciało będzie przyciągane przez naelektryzowany bursztyn, to będzie ono naelektryzowane ujemnie.

W 1733 roku francuski botanik i fizyk Karol Dufay odkrył dwa rodzaje ładunków. Ładunki uzyskane przez pocieranie materiałów żywicznych (np. bursztynu czy laku) zostały przez niego nazwane „elektrycznością żywiczną”. Drugi rodzaj, uzyskany przez pocieranie szkła lub miki, nazwał „elektrycznością szklaną”. Dufay stwierdził także, że „elektryczności te mają takie własności, że ciało
o elektryczności na przykład szklanej odpycha wszystkie ciała o tej samej elektryczności, i przeciwnie – przyciąga wszystkie ciała o elektryczności żywicznej...”

Ciała elektryzujące się ujemnie to: bursztyn, ebonit, tworzywa sztuczne, jedwab.

Ciała elektryzujące się dodatnio to: sukno szkło, włosy.

Sposoby elektryzowania ciał:

1. przez pocieranie (pocieramy ciała)

2. przez zetknięcie (dotykamy ciała)

3. przez indukcję (na odległość)

Szklany pręt elektryzuje się dodatnio

Pręt ebonitowy elektryzuje się ujemnie

Do gromadzenia dużych ładunków elektrycznych służy maszyna elektrostatyczna. Obracające się tarcze trą o szczotki z miękkiego drutu miedzianego. Wskutek tego na tarczach gromadzi się nadmiar ładunków elektrycznych, które następnie zbierane są z nich przez dwa metalowe grzebienie
i gromadzone w tak zwanych butelkach lejdejskich (ich nazwa pochodzi od włoskiego miasta Lejda, w którym je wynaleziono).
Są to szklane naczynia wyklejone od wewnątrz i z zewnątrz aluminiową folią. W dwóch butelkach maszyny elektrostatycznej gromadzą się ładunki o przeciwnych znakach.

Duże ładunki elektryczne możemy również uzyskać, stosując generator
Van der Graffa (nazwa powstała od nazwiska konstruktora tej maszyny). Wskutek obracania się pasa wokół rolki gromadzi się na nim nadmiar ładunków zbieranych przez górny grzebień i odprowadzanych na kopułę generatora.
Na dole znajduje się grzebień, który zobojętnia pas tak, aby ten mógł powtórnie elektryzować się podczas obracania. Generatory tego typu mogą wytworzyć napięcie do 5 MV.

Generator Van der Graffa - schemat

PRZYKŁAD 1. Opisz zjawisko przyciągania skrawków papieru przez linijkę.

Pocierając linijkę szmatką elektryzujemy ją ujemnie (tworzywa sztuczne elektryzują się ujemnie). Szmatka elektryzuje się dodatnio (elektrony ze szmatki przechodzą na linijkę). Gdy zbliżamy linijkę do obojętnego elektrycznie skrawka papieru, to ponieważ ładunków ujemnych na linijce jest więcej, będą one odpychały elektrony skrawka papieru silniej, niż protony (elektryzowanie przez indukcję). Jedna strona skrawka papieru (ta od strony linijki ma więcej protonów) a druga mniej. Dlatego też skrawek papieru będzie przyciągany przez linijkę. Po odsunięciu linijki na większą odległość skrawek papieru będzie po chwili elektrycznie obojętny (elektrony wrócą na swoje miejsce).

Zobojętnianie ładunku ciała naelektryzowanego może nastąpić przez połączenie go z ziemią (na przykład,
po zwarciu wyłącznika), czyli uziemienie.