ELECTRIZAREA CORPURILOR

Cum a fost descoperit fenomenul de electrizare a corpurilor?

Electrizarea corpurilor a fost des-coperită cu 2500 de ani în urmă ,în Grecia antică. Fenomenul de electrizare , “focul ascuns”,cum îl numeau vechii greci, a fost multă vreme greu de înteles şi de explicat.

Metode de electrizare: A.Electrizarea prin frecare

Experimental se constată că, în anumite condiţii, de exemplu prin frecare, corpurile pot fi aduse într-o stare care modifică unele dintre proprietăţile mediului în care acestea se află. Modificarea este pusă în evidenţă prin aceea că alte corpuri, aduse în aceeaşi stare, sunt supuse unor forţe. Prin frecarea unei baghete de ebonită sau chihlimbar cu o bucată de blană se constată că bagheta atrage bucăţele de hârtie sau fire de păr, praf etc.

- --

Dacă bagheta de ebonită este adusă în apropierea unui pendul electrostatic se constată că bobiţa pendulului este atrasă de către baghetă.

Starea baghetei (obţinută în acest experiment prin frecare), ce se manifestă prin propietatea acesteia de a atrage corpuri uşoare, se numeşte stare de electrizare. Atunci când un corp nu este electrizat spunem că se află în stare neutră. Procesul prin care un corp trece din stare neutră în stare de electrizare se numeşte electrizare. Prin convenţie s-a stabilit că unele corpuri se electrizează negativ (corpuri din bachelită, chihlimbarul) iar altele se electrizează pozitiv (corpuri de sticlă).

Mărimea fizică scalară ce măsoară starea de electrizare se numeşte sarcină electrică (notată cu q sau Q ).

1SI

q C (Coulomb)

În practică se utilizează submultiplii coulombului :

3 6 9 121 10 10 10 10C mC C nC pC

B. Electrizarea prin contactDacă o baghetă, electrizată prin frecare, este adusă în apropierea unui pendul electric cu bilă metalică (poziţia 1), se constată că în prima etapă bagheta atrage bila (poziţia 2) dar imediat o respinge (poziţia 3). Se trage concluzia că după ce s-a atins bila de baghetă se produce o electrizare a bilei cu acelaşi fel de sarcină electrică care se distribuie pe toată suprafaţa ei.

-3

1

2

La contactul dintre două corpuri, unul încărcat electric cu sarcina şi celălalt neutru , electronii trec de pe primul corp pe cel de-al doilea. Deci :

01 ( )Q N e 02 0Q

- primul corp va avea sarcina ; - al doilea corp va avea sarcina . Corpurile îşi distribuie sarcinile proporţional cu dimensiunea lor, încât, dacă sistemul este izolat, are loc conservarea sarcinilor electrice:

1 ( ) ( )tQ N N e 2 ( )tQ N e

01 02 1 2Q Q Q Q

C. Electrizarea prin influenţă

În cazul conductoarelor metalice este specifică existenţa unui număr mare de electroni care se pot mişca aproximativ liber în interiorul materialului.Dacă în apropierea unui corp metalic, izolat, se apropie o baghetă de ebonită electrizată prin frecare, se produce o deplasare a electronilor liberi, determinând o polarizare a corpului (o parte negativă şi una pozitivă). Dacă se conectează corpul la pământ, printr-un fir conductor,sarcina pozitivă este anihilată de către electronii ce vin din pământ, iar pe corp rămân numaisarcini electrice negative. După ce se desface legătura cu pământul, se poate îndepărta bagheta căci corpul rămâne electrizat, prin influenţă, cu sarcină electrică negativă, care se distribuie uniform pe toată suprafaţa corpului.

++

++

+--

----

--

--+ + + + ++

+ ++ + ++

+ + + + ++

+ ++ + ++

--

----

--

--

+ + + + ++

+ ++ + ++

--

----

--

--

--

--

--

--

--

--

--

• Electrizarea prin influenţă se poate realiza şi la corpurile izolatoare, unde, în prezenţa câmpului electric, forţele electrice produc deformarea învelişurilor electronice ale atomilor realizându-se dipoli electrici care se orientează ordonat. Această electrizare este locală dar la capetele corpului se vor găsi straturi subţiri de sarcini electrice “legate” pe feţele acestuia.

• Din cele prezentate mai sus rezultă clar că prin electrizare nu se generează sarcini electrice, ci doar se transferă sarcini de la un corp la altul sau se redistribuie sarcina electrică pe un sistem de corpuri.

- +

- +

- +

- + - + - +

- +

- +

- + - +

- + - +

++++

LEGEA LUI COULOMB

Experimental s-a constatat că două corpuri electrizate interacţionează între ele prin forţe de atracţie sau de repulsie după cum ele au sarcini electrice diferite sau au acelaşi fel de sarcină electrică.

Pe baza datelor experimentale, fizicianul Charles Coulomb a formulat în anul 1785 legea interacţiunii dintre corpurile electrizate:

Între două corpuri punctiforme, purtătoare de sarcini electrice şi se exercită forţe orientate pe linia ce uneşte corpurile, de valoare proporţională cu produsul sarcinilor şi invers proporţională cu pătratul distanţei r dintre corpuri :

1q 2q 1 2q q1 22

q qF k

r

+ +F-F

r

OBSERVATII:

1. Electronii (particule purtatoare de sarcina elementara)

nu pot fi creati si nu pot sa dispara. Electronii pot sa treaca

de pe un corp pe un alt corp.

2. In cazul electrizarii prin frecare, un corp se electriaeaza

negativ, iar celalalt corp se electrizeaza pozitiv.

3. In cazul electrizarii prin contact electronii trec de pe

un corp pe celalalt. Sarcina electrica a corpului ,initial electrizat cu sarcina Q,se transforma in:

• Q1<Q – sarcina corpului initial electrizat• Q2<Q – sarcina corpului initial neutru

Având în vedere că numărul electronilor a rămas acelaşi(sarcina electrică a corpurilor înainte de transferul eletronilor este egală cu sarcina electrică a corpurilor de dupa acest transfer) putem scrie:

Q = Q1 + Q2

Legea conservarii sarcinii electrice:

În sisteme izolate ( sisteme care nu pot schimba electronicu mediul exterior) sarcina electrică se conservă.

CLASIFICAREA SUBSATNTELOR

Din punct de vedere electric, substanţele sunt de douăcategorii:

• conductoare electrice ( metale ) Acestea conţin electroni liberi ( electronii de valenţă )care, sub influenţa unui corp încărcat cu sarcină electrică,se pot mişca liber în interiorul întregului conductor electric.

• izolatoare electrice Acestea nu conţin electroni liberi. Toţi electronii sunt legaţi strâns în atomi şi nu se pot mişca liberi prin izolatorul electric. Sub influenţă, un corp incărcat cu sarcină electrica, aceştia se mişcă pe distanţe extrem de mici şi crează separarea sarcinilor în interiorul moleculei, polarizând-o. Exemple:sticla, lemnul, plasticul etc.

PROIECT REALIZAT DE

PĂTRAŞCU IOANA HUŢU ALEXANDRA