Pr. 1: Plechovku umiestnime na polystyrén (tanier,) a na jej okraj zavesíme prehnutý staniol. Trením vyrobíme na tyči elektrický náboj a dotkneme sa týči plechovky, na ktoré sú umiestnené stanioly. Čo je na výsledku pokusu zaujímavého?
Pr. 2: Navrhni pokus, ktorým by sme sa presvedčili, že plechovka je po dotyku nabitá elektrickým nábojom rovnako ako bola nabitá tyč.
Pr. 3: Prečo v našich pokusoch používame stanioly? Prečo je plechovka postavená na polystyrénu.
Pr. 4: Vezmi staniol, závesy ho na niť a priblíž ho k nabité plechovke. Zmení sa pôsobenie plechovky na staniol, keď sa plechovky dotkne? Čo sa v okamihu dotyku deje s plechovkou?
Pr. 5: Ktoré predmety nabitá plechovka priťahuje? Ktoré odpudzuje?
Pr. 6: Navrhni, ako overiť pokusom, že náboj sa po niektorých látkach môže pohybovať a po niektorých nie.
Pr. 7: Vysvetli:
a) Prečo stanioly na plechovke poklesnú, keď sa plechovky dotkneme rukou?
b) Prečo plechovky, ktoré nabíjame, pokladáme polystyrénom?
c) Prečo nejde železná tyč nabiť?
Pr. 8: Sleduj nasledujúce pokus a vysvetli ho.
Trením nabije umelohmotnú tyč. Tyč priblížime dovnútra plechovky, tak aby sme sa plechovky nabitú tyčou nedotkli. Dotkneme sa plechovky prstom. Oddialime prst od plechovky tak, aby sme sa jej prestali dotýkať. oddialime od plechovky nabitú tyč.
Domáce bádania: Hľadaj na internete informácie o elektrickom náboji a pokus sa s ich pomocou vysvetliť priebeh pokusu v príklade 8.
Archív kategorií: Magnety a elektrina
Elektrický náboj
Pomôcky: plechovky, novodurové tyč, látka, líščí chvost, sklenená tyč, krepový papier, staniol, kancelárske spinky, žiarivkové trubice, tmavé miesto
V minulej hodine sme objavili trením je možné na niektorých predmetoch (mikroténové vrecúško, umelohmotná trubica) vyrobiť lepidýlko:
• predmety s lepidýlkem priťahujú okolité predmety,
• lepidýlko môžeme z predmetu zobrať rúk, alebo kovovými predmetmi.
Keď trieme žiarivkovú trubicu, rozsvieti sa ⇒ lepidýlko má zrejme niečo spoločné s elektrinou. Fyzici nášmu lepidýlku hovoria elektrický náboj ⇒ budeme nazývať ho tak aj my. Trením môžeme na niektorých predmet vyrobiť elektrický náboj. Hľadáme pokus, ktorým by sme mohli elektrický náboj nazhromaždiť na inom predmete, než na ktorom sme ho vyrobili.
Pr. 1: Plechovku umiestnime na polystyrén (tanier,) a na jej okraj zavesíme prehnutý staniol. Trením vyrobíme na tyči elektrický náboj a dotkneme sa týči plechovky, na ktoré sú umiestnené stanioly. Čo je na výsledku pokusu zaujímavého? Keď začneme tyč k plechovke približovať, začne sa staniol dvíhať. Po dotyku plechovky tyčí
a jej oddialenie od plechovky staniol trochu poklesne, ale zostane zdvihnutý.
Zaujímavý výsledok elektrický náboj na tyči (i sáčku) spôsoboval priťahovanie okolitých predmetov, prítomnosť náboja na plechovke sa prejavila odehnutím staniol (ktoré teda náboj
na plechovke musí odpudzovať).
Pedagogická poznámka: Pokiaľ pokusy vykonávate v triede, nemusíte sa ani pýtať, či je na pokuse niečo zaujímavé. Žiaci si ihneď všimnú, že staniol sa namiesto priťahovania (zatiaľ sme náboj overovali tým, že priťahuje) od plechovky odpudzuje. Žiaci, ktorí sa nad výsledkom nepozastaví, moc pozor nedávajú.
Pr. 2: Navrhni pokus, ktorým by sme sa presvedčili, že plechovka je po dotyku nabitá elektrickým nábojom rovnako ako bola nabitá tyč.
Môžeme k plechovke priblížiť papierik, ktorý by sa mal k plechovke priťahovať. Náboj by mal ísť z plechovky zotrieť rúk. Oba pokusy dopadnú presne podľa predpovedí (plechovka priťahuje papieriky, a náboj z nej zmizne po dotyku rúk).
Pr. 3: Prečo v našich pokusoch používame stanioly? Prečo je plechovka postavená na polystyrénu. Na staniol môže náboj dobehnúť rovnako ako behá po železe. Naviac je staniol ľahko ohybný, takže ho sila od náboja dokáže od plechovky odchlípnout.
Pr. 4: Vezmi staniol, závesy ho na niť a priblíž ho k nabité plechovke. Zmení sa pôsobenie plechovky na staniol, keď sa plechovky dotkne? Čo sa v okamihu dotyku deje s plechovkou? Staniol je najskôr k plechovke priťahovaný (ako papierik), akonáhle sa plechovky dotkne, odskočí preč (plechovka ho začne odpudzovať). Počas dotyku zrejme časť náboja prejde z plechovky na staniol (stanioly na plechovke trochu poklesnú) ⇒ z nenabitého staniolu sa stal staniol nabitý a začal sa odpudzovať.
Pr. 5: Ktoré predmety nabitá plechovka priťahuje? Ktoré odpudzuje?
Nabitá plechovka:
• priťahuje nenabité predmety,
• odpudzuje nabité predmety.
Predmet nabitý elektrickým nábojom:
• priťahuje iné nenabité predmety,
• odpudzuje predmety nabité.
Pedagogická poznámka: V tomto okamihu nevieme nič o tom, že existujú dva druhy nábojov a preto je záver, že elektrický náboj odpudzuje nabité predmety, vcelku oprávnený. Rozhodne ho v túto chvíľu neopravuje.
Pedagogická poznámka: Je celkom zaujímavé, že hoci niektorí žiaci sa už od začiatku minulej hodiny chváli tým, že vie, že sa zaoberáme statickou elektrinou, neuplatňujú na tomto mieste (Ani pri riešení príkladu 10) poznatok o dvoch druhoch elektrického náboja.
Pr. 6: Navrhni, ako overiť pokusom, že náboj sa po niektorých látkach môže pohybovať a po niektorých nie. Spojíme dve plechovky predmetom zo skúmaného materiálu, ak sa zdvihnú stanioly aj na
druhej plechovke, môže cez tento materiál náboj cestovať.
Výsledky pokusu:
• železná tyčka – zdvihnú sa aj stanioly na druhej plechovke ⇒ elektrický náboj sa môže pohybovať po železe,
• kus polystyrénu – stanioly na druhej plechovke sa nezdvihnú ⇒ elektrický náboj sa po polystyrénu pohybovať nemôže.
Z hľadiska elektrického náboja existujú dva druhy materiálov:
• vodivé (náboj sa po nich môže pohybovať): železo, meď, tuha,
• nevodivé (náboj sa po nich pohybovať nemôže): polystyrén, sklo, vzduch.
Dodatok: Mnoho látok, ktoré sú za normálnych podmienok nevodivé, vedie elektrický náboj v extrémnych situáciách (napríklad vzduch počas elektrického výboja – blesku).
Pr. 7: Vysvetli:
a) Prečo stanioly na plechovke poklesnú, keď sa plechovky dotkneme rukou?
b) Prečo plechovky, ktoré nabíjame, pokladáme polystyrénom?
c) Prečo nejde železná tyč nabiť?
a) Prečo stanioly na plechovke poklesnú, keď sa plechovky dotkneme rukou? Ruka je pre elektrický náboj vodivá a náboje z plechovku cez nej môžu utiecť do krajiny (navzájom sa odpudzujú).
b) Prečo plechovky, ktoré nabíjame, pokladáme polystyrénom?
Polystyrén je nevodivý a bráni nábojom v úteku do zeme.
c) Prečo nám nejde železná tyč nabiť?
Železná tyč je vodivá, rovnako ako ruka, v ktorej ju držíme. Ak by sme na tyči vyrobili náboj, ihneď by cez ruku utiekol do zeme.
Pr. 8: Sleduj nasledujúce pokus a vysvetli ho. Trením nabije umelohmotnú tyč. Tyč priblížime dovnútra plechovky, tak aby sme sa plechovky nabitú tyčou nedotkli. Dotkneme sa plechovky prstom. Oddialime prst od plechovky tak, aby sme sa jej prestali dotýkať. oddialime od plechovky nabitú tyč.
Priebeh pokusu:
1. Trením nabije umelohmotnú tyč. Tyč priblížime dovnútra plechovky, tak aby sme sa plechovky nabitú tyčí nedotkli. ⇒ staniol na plechovke sa vychýli, ako keby bola plechovka nabitá.
2. Dotkneme sa plechovky prstom. ⇒ staniolu poklesnú, ako keby sa plechovka vybila.
3. oddialite prst od plechovky tak, aby sme sa jej prestali dotýkať. ⇒ Nič sa nedeje.
4. oddialite od plechovky nabitú tyč. ⇒ staniolu sa vychýli, ako keby plechovka bola nabitá.
Pokusy sa môžeme presvedčiť, že plechovka je na konci pokusu naozaj nabitá:
• plechovka priťahuje papieriky,
• plechovku môžeme vybiť dotykom prsta.
Ak je plechovka nabitá, mali by sa stanioly odpudzovať od nabité tyče, s ktorou sme pokus vykonávali. Bohužiaľ, keď priblížime nabitú tyč k nabité plechovke, stanioly sa k tyči začnú priťahovať.
Pedagogická poznámka: V hodine pokus predvádzam a samozrejme nekomentujem, čo sa deje, aby si žiaci museli všímať. V prvom kroku sa snažíme pokus popísať (čo som robil ja a čo sa viditeľne dialo s elektrickým nábojom). Vo chvíli, keď sa trieda zhodne na tom, že
plechovka je na konci pokusu nabitá a kontrolné alobaly by sa mali odpudzovať od tyče (Pretože sú nabité a tyč je tiež nabitá), priblížim tyč k plechovke a ukážem, že tentoraz sa dva nabité predmety priťahujú. Táto skutočnosť odporuje nášmu záveru z príkladu 5 a je nepopierateľná. Bavíme sa o tom, že nezostáva než opustiť náš predchádzajúci záver „nabité predmety sa navzájom odpudzujú „a hľadať iné vysvetlenie. Pripomínam, že v dejinách fyziky k takýmto situáciám došlo a viedli nielen k veľkým zmenám v pohľade na svet, ale tiež k veľkým pokrokom (v skutočnosti vedci si často skôr želajú, aby pokus vyšiel inak než sa predpokladá a tým sa otvoril priestor pre novú teóriu). Doriešenie príklade nechávam na doma a v škole si ho preberieme opäť na začiatku ďalšej hodiny.
Domáce bádania: Hľadaj na internete informácie o elektrickom náboji a pokus sa s ich pomocou vysvetliť priebeh pokusu v príklade 8.
Zhrnutie: Látkou môžu byť pre elektrický náboj vodivé (železo) aleb
Magnety II – príklady
Pr. 1: Drž dvojmagnet v ruke a magnetickou tyčkou skúmaj jeho silu v rôznych miestach. Pôsobí všade rovnako silno? Nakresli obrázok dvojmagnetu a výsledky do neho zakreslite.
Pr. 2: Napíš všetky možnosti približovania pólov a pri každej uveď či sa magnety budú približovať alebo odpudzovať. Zostáv čo najjednoduchšie pravidlo, ktoré opisuje všetky možnosti.
Pr. 3: Skús si rozmyslieť, čo sa stane, keď dvojmagnet rozdelíš na časti. Potom ho rozdeľ a over svoj odhad.
Pr. 4: Vysvetli, prečo je ľahšie rozdeľovať dvojmagnet tým, magnety najskôr posunieme, aby nepasovali na seba.
Pr. 5: Železné predmety na seba navzájom nepôsobia. Magnety železné predmety vždy priťahujú. Magnety sa navzájom sa môžu priťahovať aj odpudzovať. Vysvetli.
Pr. 6: Nechaj skrutku, aby sa pritiahol k dvojmagnetu. Vezmi do ruky magnetickou tyčku a preskúmaj skrutku. Líšia sa skrutka pritiahnutý k dvojmagnetu od samotného skrutky.
Magnety II
Pomôcky: magnety (neodymové), magnetické tyčinky, skrutky, klince, papier, sponky
Pr. 1: Drž dvojmagnet v ruke a magnetickou tyčkou skúmaj jeho silu v rôznych miestach. Pôsobí všade rovnako silno? Nakresli obrázok dvojmagnetu a výsledky do neho zakreslite. Dvojmagnet nepôsobí vo všetkých miestach rovnako silno. Uprostred horných a dolnej podstavy dvojmagnetu pôsobí na tyčku najväčšia sila.
Na každom magnetu môžeme nájsť dve miesta, kde je ich pôsobenie najsilnejší – týmto miestam hovoríme póly. Označujeme ich ako severná (N) a južný (S) (skratky vychádza z anglického north, south).
Pr. 2: Napíš všetky možnosti približovania pólov a pri každej uveď či sa magnety budú približovať alebo odpudzovať. Zostáv čo najjednoduchšie pravidlo, ktoré opisuje všetky možnosti.
Severný pól + severný pól: magnety sa odpudzujú.
Severný pól + južný pól: magnety sa priťahujú.
Južný pól + severný pól: magnety sa priťahujú.
Južný pól + južný pól: magnety sa odpudzujú.
Súhlasné póly sa odpudzujú, nesúhlasné póly sa priťahujú.
Súhlasné póly sa odpudzujú, nesúhlasné póly sa priťahujú.
Pr. 3: Skús si rozmyslieť, čo sa stane, keď dvojmagnet rozdelíš na časti. Potom ho rozdeľ a over svoj odhad.
Dve možnosti:
• získame polomagnety (jeden bude mať iba severný pól, druhý len južná),
• získame dva magnety s oboma pólmi.
Magnety sa veľmi silno priťahujú, priamo idú oddeliť len veľmi ťažko. Oddelenie si môžeme uľahčiť tým, že je najskôr posunieme tak, aby neboli presne na sebe a potom sa je ešte len pokúsime oddialiť (ide to ľahšie).
Pokusom zistíme, že rozdelením dvoumagnetu získame dva slabšie magnety.
Dodatok: Dva slabšie magnety získame aj v prípade, že rozdelíme (zlomíme) jeden celý magnet.
Pr. 4: Vysvetli, prečo je ľahšie rozdeľovať dvojmagnet tým, magnety najskôr posunieme, aby nepasovali na seba.
Posunutím vzdialime od seba póly oboch magnetov a tým zmenšíme silu, ktorou sa priťahujú. potom ich môžeme ľahšie oddeliť.
Pr. 5: Železné predmety na seba navzájom nepôsobia. Magnety železné predmety vždy priťahujú. Magnety sa navzájom sa môžu priťahovať aj odpudzovať. Vysvetli.
Prítomnosť magnetu zrejme zmení železný predmet tak, že sa z neho stane magnet, ktorý má póly orientované tak, aby sa s magnetom, ktorý ho zmagnetoval, priťahoval.
Pr. 6: Nechaj skrutku, aby sa pritiahol k dvojmagnetu. Vezmi do ruky magnetickou tyčku a preskúmaj skrutku. Líšia sa skrutka pritiahnutý k dvojmagnetu od samotného skrutky.
Samotný skrutka priťahuje magnetickú tyčku zo všetkých strán, skrutka pritiahnutý k dvojmagnetu jednu stranu tyčky odpudzuje, chová sa ako magnet.
Magnety priťahujú železné predmety tak, že ich zmení na magnety s vhodnou orientáciou pólov. Po oddialení magnetu od železného predmetu tento magnetizmus mizne.
Žiaci prinesú nabudúce: kancelárske spinky viac kusov (ak je doma máte, ak nie, nie je nutné ich kupovať),
Zhrnutie: Každý magnet má dva póly (miesta, kde je jeho pôsobenie najsilnejší).
Magnety – príklady
Pr. 1: Vezmi do ruky skrutku a magnetickú tyčku. Preskúmaj ich priťahovanie. ide o silu?
Pr. 2: Na ktoré ďalšie predmety magnetická tyčka pôsobí? Ako závisí jej pôsobenie na vzdialenosti? Pôsobí magnetická tyčka aj cez prekážky?
Pr. 3: Základným vybavením zberní druhotných surovín je magnet. K čomu slúži?
Pr. 4: Zopakuj pokusy z predchádzajúcich dvoch príkladov s dvojmagnetem miesto magnetické tyčky. Čím sa líši pôsobenia dvojmagnetu od pôsobenia magnetické tyčky?
Pr. 5: Vezmi si do ruky dvojmagnet a magnetickú tyčku. Preskúmaj ich vzájomnej pôsobenia. Čím sa líšia vzájomné pôsobenie magnetické tyčky a dvojmagnetu od vzájomného pôsobenia magnetické tyčky a skrutky?
Pr. 6: Drž dvojmagnet v ruke a magnetickou tyčkou skúmaj jeho silu v rôznych miestach. Pôsobí všade rovnako silno? Nakresli obrázok dvojmagnetu a výsledky do neho zakreslite.
Magnety
Pomôcky: magnety (neodymové), magnetické tyčinky, skrutky, klince, papier, sponky
Pedagogická poznámka: Vo všetkých hodinách o magnetizme používame pomôcky, ktoré som čiastočne objednal na www.neomag.cz a čiastočne nakúpil v železiarstve (podrobnosti v
súboru pomôcky).
Pr. 1: Vezmi do ruky skrutku a magnetickú tyčku. Preskúmaj ich priťahovanie. ide o silu? Magnetická tyčinka priťahuje skrutku k sebe. Spĺňa priťahovanie tri požiadavky na silu?
• Pôvodca: magnetická tyčinka,
• cieľ: skrutku,
• partnerská sila: skrutku by mal partnerskou silou priťahovať tyčku.
Keď držíme skrutku v ruke, tyčka sa k nemu pritiahne ⇒ partnerská sila existuje ⇒ priťahovanie skrutky k magnetickej tyčke je silou.
Pr. 2: Na ktoré ďalšie predmety magnetická tyčka pôsobí? Ako závisí jej pôsobenie na vzdialenosti? Pôsobí magnetická tyčka aj cez prekážky?
Magnetická sila pôsobí na: sponky, mince (niektoré), niektoré kľúče (väčšinu ale nie), kúrenie, nohy od stola, kovové časti ceruziek, futra pri dverách, …
Magnetická sila pôsobí na diaľku (tyčinka priťahuje aj predmety, ktorých sa nedotýka). Se vzdialeností veľkosť magnetickej sily klesá.
Magnetická sila pôsobí cez prekážky.
Magnetická sila pôsobí na železné predmety (nie je pravda, že by pôsobila na všetky kovy).
Dodatok: Magnety priťahujú železo, nikel, kobalt a niektoré zliatiny (tieto látky sa nazývajú feromagnetické). Okrem železa ide o látky v bežnom živote vzácne. preto v hodinách v skratke hovoríme, že magnety priťahujú železné predmety.
Pedagogická poznámka: Žiaci magnety poznajú, je pomerne časté, že budú tvrdiť (ako je uvedené aj v niektorých „náučných encyklopédiách“), že magnety priťahujú všetky kovové predmety. Ich názor nevyvracím, nechávam je, aby sa presvedčili sami (len mám v
zálohe pripravené kúsky alobalu).
Pedagogická poznámka: Pri diskusii v predchádzajúcom príklade môžu niektorí žiaci argumentovať tým, že niektoré prekážky magnetickú silu zastaví, kvôli tomu, že cez niektoré prekážky (napríklad hlavu) tyčka skrutku nepritiahne. Takúto príležitosť je nutné využiť a dôjsť k tomu, že sú dve možné vysvetlenia (prekážka je nepriechodné, prekážka je moc široká a magnetická sila nedosiahne) a rozhodnúť je možné pokusom vo chvíli, keď
získame silnejší magnet (ľahší predmet, …).
Pedagogická poznámka: Ako dvojmagnet označujem dvojicu silných neodymových magnetov. Ich sila má v prvom rade zapôsobiť (tak silné magnety žiaci doma nemajú, niektorí si ich dokonca požičiavajú, aby ich mohli doma ukázať). Je však využívaná aj v niektorých úlohách.
Pedagogická poznámka: Čím neskôr dvojmagnet rozdáte tým lepšie. Jeho sila žiakmi veľmi zaujme a dosť dlho nerobia nič iné. Dopredu žiakov upozorňujem, že nesmie nechať dvojmagnety přiskakovat k predmetom alebo k sebe navzájom, pretože sú pomerne krehké a môžu sa rozbiť. Cena jedného magnetu je 18 Sk.
Magnety pôsobia na železné predmety príťažlivou magnetickou silou.
Magnetická sila pôsobí na diaľku, cez prekážky a jej veľkosť sa vzdialenosťou klesá.
Pr. 3: Základným vybavením zberní druhotných surovín je magnet. K čomu slúži? Magnetom sa rozlišuje medzi farebnými kovmi a železom. Ak odovzdaný kov priťahuje magnet, s veľkou pravdepodobnosťou obsahuje železo (ktorého cena je podstatne nižšia ako cena ostatných kovov).
Pr. 4: Zopakuj pokusy z predchádzajúcich dvoch príkladov s dvojmagnetem miesto magnetické tyčky. Čím sa líši pôsobenia dvojmagnetu od pôsobenia magnetické tyčky?
Výsledky pokusov sú rovnaké, jediným rozdielom je silnejšie pôsobenie dvojmagnetu (dvojmagnet pôsobí väčšou silou a na väčšiu diaľku).
Pr. 5: Vezmi si do ruky dvojmagnet a magnetickú tyčku. Preskúmaj ich vzájomnej pôsobenia. Čím sa líšia vzájomné pôsobenie magnetické tyčky a dvojmagnetu od vzájomného pôsobenia magnetické tyčky a skrutky? Magnetická tyčka skrutku vždy priťahuje.
Magnetická tyčka dvojmagnet niekedy priťahuje, niekedy odpudzuje.
Pr. 6: Drž dvojmagnet v ruke a magnetickou tyčkou skúmaj jeho silu v rôznych miestach. Pôsobí všade rovnako silno? Nakresli obrázok dvojmagnetu a výsledky do neho zakreslite. Dvojmagnet nepôsobí vo všetkých miestach rovnako silno. Uprostred horných a dolnej podstavy dvojmagnetu pôsobí na tyčku najväčšia sila.
Zhrnutie: Magnetická sila magnetu na železné predmety pôsobia na diaľku, cez prekážky a jej veľkosť sa vzdialenosťou klesá.