Elektryzowanie ciał - zadania

Zad. 1 Z jakiego powodu niebezpiecznie jest przechowywanie benzyny w plastikowych pojemnikach? Z jakiego materiału powinny być one wykonane?

Odp. W trakcie nalewania benzyny zbiornik może się naelektryzować. Powstaje przez to ryzyko przeskoku iskry i zapłonu benzyny. Należy ją więc przechowywać w zbiornikach metalowych, które odprowadzają ładunek elektryczny do Ziemi.

Zad. 2 Z jakiego powodu przy czesaniu suchych oraz świeżo umytych włosów, przy pomocy plastikowego trzebienia, zauważalne jest, że przylegają one do grzebienia i „stoją” na głowie? W jaki sposób odniesiesz to do faktu, że zjawisko to nie występuje przy czesaniu włosów przetłuszczonych lub wilgotnych?

Odp. Suche włosy są elektryzowane przez tarcie i zaczynają odpychać się wzajemnie. Włosy przetłuszczone lub wilgotne stanowią dobry przewodnik ładunku elektrycznego i odprowadzają go przez ciało do Ziemi.

Zad. 3 Kartka została wyrwana z zeszytu przez chłopca i potarta szczotką, a następnie przyłożona do powierzchni ciepłego pieca kaflowego. W rezultacie kartka do niego przylgnęła. W jaki sposób wyjaśnisz to zjawisko?

Odp. Papier został naelektryzowany przez pocieranie. Nieprzewodząca powierzchnia kafla miała wówczas ładunek o przeciwnym znaku, czego efektem było przyciąganie się tych ciał.

Zad. 4 Na podstawie poprzednich zadań możesz wywnioskować, że elektryzowanie ciała odbywa się m.in. poprzez pocieranie. Czy w jego trakcie elektrony przepływają z jednego ciała na drugie?

Odp. Tak, elektrony przepływają z jednego ciała na drugie w tym procesie.

Zad. 5 Z jakiego powodu w dolnej części cysterny, w której przewożona jest benzyna, podwiesza się łańcuszek dotykający jednym końcem powierzchni jezdni?

Odp. Łańcuszek ten odprowadza ładunek elektryczny z cysterny do Ziemi. Jest ona potrzebny do wyeliminowania ryzyka przeskoku iskry, która może powstać w wyniku naelektryzowania benzyny w trakcie jazdy.

Zad. 6 Naelektryzowany ujemnie pręt przyciągnął nienaelektryzowaną kulkę, która była zawieszona na nici. W jaki sposób przesunęły się elektrony w tych ciałach?

Odp. Elektrony przesunęły się w taki sposób, że siłą przyciągania kulki do pręta stała się wyższa niż siła odpychania.

Zad. 7 Dany jest naelektryzowany dodatnio fragment blachy metalowej. Oznacza to, że dopłynęła czy odpłynęła z niego pewna ilość elektronów?

Odp. Oznacza to, że odpłynęła z niej pewna ilość elektronów.

Zad. 8 Ebonitowy pręt potarto o suchą wełnianą tkaninę, w wyniku czego naelektryzował się on ujemnie, zaś tkanina dodatnio. Czy w trakcie pocierania pewna ilość elektronów przepłynęła z laski na szmatkę czy ze szmatki na laskę?

Odp. W trakcie pocierania część elektronów przepłynęła ze szmatki na laskę.

Zad. 9 Dane są dwie kostki zawieszone obok siebie na nieprzewodzących linkach. Pierwsza z nich była naelektryzowana dodatnio, a między kostkami nie było ani przyciągania, ani odpychania. Co na podstawie tych informacji możesz powiedzieć o naelektryzowaniu drugiej kostki?

Odp. Oznacza to, że druga kostka była naelektryzowana niewielkim ładunkiem dodatnim.

Zad. 10 Na linkach zawieszono dwie identyczne kostki, a jedna z nich jest obojętna, a druga naelektryzowana ładunkiem dodatnim. Do obu z nich zbliżono naelektryzowaną ujemnie rurkę ebonitową. Czy zachowanie któreś z kostek mogło ujawnić to, czy jest naelektryzowana czy nie?

Odp. W przypadku przystawienia do tych kostek naelektryzowanej ujemnie rurki będą do niej przyciągane. Oznacza to, że niemożliwe jest ich rozróżnienie tą metodą.

Zad. 11 Scharakteryzuj co stanie się po krótkiej chwili od zetknięcia się kulki naelektryzowanej ujemnie i obojętnej.

Odp. Po zetknięciu się kulek dojdzie do wyrównania ładunku i zaczną się one odpychać.

Zad. 12 Elektroskop został naelektryzowany przy pomocy szklanej pałeczki. Silniejsze będzie jego naelektryzowanie, gdy będziemy dotykać jednym końcem pałeczki do kulki elektroskopu, czy gdy będziemy ją przesuwać wzdłuż niej?

Odp. Naelektryzowanie elektroskopu będzie silniejsze, gdy szklaną pałeczkę będziemy przesuwać wzdłuż po kulce elektroskopu.

Zad. 13 Blisko ciała, które było naelektryzowane dodatnio, został umieszczony przewodnik. Jak zostanie on naelektryzowany, jeżeli na chwilę połączy się z ziemią jeden jego koniec, a potem drugi?

Odp. Przewodnik ten zostanie naelektryzowany ujemnie.

Zad. 14 Na linkach zawieszono dwie identyczne kostki, a jedna z nich jest obojętna, a druga naelektryzowana. Czy możesz rozpoznać, która z nich jest naelektryzowana, zbliżając do każdej z nich swój palec?

Odp. Ta kostka, która jest naelektryzowana, będzie przyciągana przez palec, w przeciwieństwie do tej, która nie jest.

Zad. 15 Pręt elektroskopu jest naelektryzowany ładunkiem dodatnim. Uczeń zbliżył do niego swoją rękę, w wyniku czego wskazówka elektroskopu zmniejszyła swoje wychylenie. Kiedy uczeń zabrał rękę, jej wychylenie znów wzrosło. Dlaczego tak się stało?

Odp. Ręka podczas zbliżenia do naelektryzowanego elektroskopu zaczęła się elektryzować za pośrednictwem indukcji przeciwnym znakiem ładunku, oddziałującego na ładunek elektroskopu.

Zad. 16 Dwie metalowe kostki miały na sobie pewien ładunek elektryczny. Został on zmniejszony dwukrotnie. Ilokrotnie należy zmniejszyć odległość między tymi kostkami, aby siła ich wzajemnego oddziaływania na siebie nie uległa zmianie?

Odp. Odległość między kostkami należy zmniejszyć dwukrotnie.

Zad. 17 Naelektryzowana ujemnie pałeczka ebonitowa została zbliżona do pręta elektroskopu. W jaki sposób naelektryzuje się wskazówka z dolną częścią pręta i pałeczka?

Odp. Wskazówka z dolną częścią pręta naelektryzuje się ujemnie, a pałeczka dodatnio.

Zad. 18 Dane są dwie jednakowe metalowe kostki. Odległość między nimi została zmniejszona czterokrotnie. Ilokrotnie należy zmniejszyć ładunek elektryczny na każdej z kostek, aby siła ich wzajemnego oddziaływania na siebie nie uległa zmianie?

Odp. Ładunek elektryczny na każdej z kostek należy zmniejszyć czterokrotnie.

Zad. 19 Pręt elektroskopu jest naelektryzowany ładunkiem dodatnim. Uczeń zbliżył do niego swoją rękę, w wyniku czego wskazówka elektroskopu zmniejszyła swoje wychylenie. Oceń czy, gdyby pręt elektroskopu był naelektryzowany ładunkiem ujemnym, efekt byłby taki sam?

Odp. Efekt będzie taki sam przy ujemnym ładunku na elektroskopie

Zad. 20 Dane są dwie identyczne metalowe kostki naelektryzowane jednoimiennymi ładunkami elektrycznymi. Jedna z nich ma ładunek o trzykrotnie większej wartości. Kostki zetknięto ze sobą i wyrównano ładunki, a następnie rozsunięto je do poprzedniej odległości. Jak działanie to wpłynie na ich siłę wzajemnego odpychania?

Odp. Ich siła wzajemnego odpychania wzrośnie.

Zad. 21 Dwie metalowe kostki miały na sobie pewien jednakowy ładunek elektryczny. Jak można zmniejszyć ładunek takiej kostki o połowę?

Odp. Aby zmniejszyć ładunek takiej kostki, należałoby dotknąć ją taką samą nienaelektryzowaną kostką.

Zad. 22 Jedną metalową kostkę naelektryzowano ładunkiem dodatnim, a drugą dwukrotnie mniejszym ładunkiem ujemnym. Zetknięto je ze sobą, a następnie rozsunięto na odległość pierwotną. Jak zmieni się wartość siły wzajemnego oddziaływania tych kostek?

Odp. Siła wzajemnego oddziaływania tych kostek zmaleje ośmiokrotnie.

Zad. 23 Jedna metalowa kostka została naelektryzowana ładunkiem ujemnym, a drugą trzykrotnie mniejszym ładunkiem dodatnim. Zetknięto je ze sobą, wyrównano ładunki, a następnie rozsunięto je na odległość pierwotną. Jak wpłynie to na zwrot siły oddziaływania?

Odp. Zwrot siły zmieni się na przeciwny.

Zad. 24 Dwie metalowe pionowo ustawione płyty odizolowano od siebie i otaczających obiektów, a następnie umieszczono między nimi zawieszoną na nitce piłeczkę pingpongową. Została ona oklejona metaliczną folią. Gdy płyty naelektryzowano różnoimiennie, kuleczka zaczęła naprzemiennie obijać się o jedna i drugą płytę. Dlaczego piłeczka zaczęła poruszać się ruchem wahadłowym?

Odp. Piłka elektryzuje się poprzez indukcję różnoimiennymi ładunkami z przeciwnym strych. Powoduje to, że nawet niewielka zmiana w odległości piłki od jednej z płyt przyczynia się do przyciągnięcia jej przez tę płytę. W momencie, gdy ona się z nią zetknie, zostanie naelektryzowana ładunkiem, który znajduje się na płycie i odepchnięta.

Zad. 25 Dwie metalowe kostki znajdują się blisko siebie i zostały one naelektryzowane dwoma jednoimiennymi ładunkami. Jeden z tych ładunków ma jednak wartość wielokrotnie większą od drugiego. W tej sytuacji może dojść do przyciągania się kostek zamiast odpychania. Jak to wyjaśnisz?

Odp. Kostka o mniejszym ładunku może naelektryzować się dodatkowo za pośrednictwem indukcji. W takiej sytuacji siła przyciągania dwóch leżących blisko siebie ładunków różnoimiennych może być wyższa od siły odpychania ładunków jednoimiennych, które są położone dalej od siebie.

Zad. 26 Dwie płyty ustawiono poziomo jedna nad drugą i podłączono do maszyny elektrostatycznej, a następnie naelektryzowano różnoimiennie. Następnie umieszczono tekturowe figurki na dolnej płycie, a w rezultacie zaczęły one podskakiwać i uderzać głowami w płytę górną. Wyjaśnij to zjawisko.

Odp. Tekturowa figurka została naelektryzowana przez dolną płytę, a następnie odepchnięta przez nią do góry. Przy kontakcie z górną płytą zmienił się znak ładunku na figurce, co analogicznie spowodowało jej odepchnięcie do dołu.

Zad. 27 Dane są dwa paski folii metalowej o jednakowej masie, ale innej długości. Zbliżono do nich naelektryzowaną linijkę celuloidową. Który z tych pasków został przyciągnięty do linijki szybciej, krótszy czy dłuższy?

Odp. Szybciej do linijki został przyciągnięty pasek dłuższy.

Zad. 28 Dane są dwie jednakowe kostki metalowe, które umieszczono w pewne odległości od siebie i naelektryzowano jednakowymi ładunkami. Za pierwszym razem były to ładunki różnoimiennie, a za drugim jednoimienne. Siły wzajemnego przyciągania w przypadku ładunków różnoimiennych okazały się nieco większe niż siły wzajemnego odpychania w przypadku jednoimiennych. Z jakiego powodu tak się stało?

Odp. Jest to spowodowane tym, że przy naelektryzowaniu jednoimiennym ładunki rozmieszczają się po przeciwnych stronach kostek, zaś przy naelektryzowaniu różnoimiennym blisko siebie.