Пізнаємо природу. 6 клас. Коршевнюк

§ 11. Досліджуємо електризацію тіл

• 1. Що тобі відомо про тертя? У яких випадках люди вдаються до зменшення тертя, а в яких докладають зусиль, щоб збільшити його?
• 2. Запропонуй, як змусити рухатися а) футбольний м’яч, б) залізну скріпку. Поміркуй, чи можна зрушити тіло, не торкаючись його.

Тобі відомо, що здатність будь-якого тіла виконувати роботу називають енергією. У перекладі з давньогрецької це слово означає «дія», «діяльність». Є різні види енергії й одна з них — електрична енергія (електрика, електроенергія). Щоб зрозуміти, як вона виникає, розглянемо будову атома.

НАУКОВА ДОВІДКА. ЕЛЕКТРИЗАЦІЯ ТІЛ

Під час тертя деякі тіла набувають здатність притягувати інші тіла. Наприклад, пластмасовий гребінець притягує сухе волосся під час розчісування, до тіла людини «прилипає» нейлонова сорочка чи блуза. У таких випадках кажуть, що речі наелектризувалися. Такі тіла також називають електрично зарядженими, тому що вони набули електричного заряду.

Атоми складаються з позитивно заряджених протонів (заряд позначають +), негативно заряджених електронів (заряд позначають -) та незаряджених частинок — нейтронів (мал. 25).

Мал. 25. Схема будови атома

У кожному атомі, що не зазнає зовнішнього впливу, кількість електронів дорівнює кількості протонів, тому такий атом не має електричного заряду.

Електрони — рухливі частинки. Внаслідок тертя двох тіл електрони переміщуються до одного з тіл, і воно стає негативно зарядженим. Друге тіло втрачає електрони й стає позитивно зарядженим. Явище, коли тіло набуває електричного заряду, називається електризацією тіл.

Малюнок 26 ілюструє електризацію сухого волосся і пластикового гребінця.

Мал. 26. Приклад електризації тіл

Волосся стає дибки після розчісування пластиковим гребінцем, тягнеться до нього.

Тертя гребінця об волосся спричинило переміщення електронів з волосся на гребінець.

Тож гребінець набуває негативного заряду, а волосся — позитивного. Протилежно заряджені тіла притягуються.

Явища, пов’язані з електризацією тіл, називають електричні явища.

НУМО ДОСЛІДЖУВАТИ ЕЛЕКТРИЗАЦІЮ ТІЛ

Мета: дослідити властивості, які набуває повітряна кулька, потерта об волосся, і пластмасова лінійка, потерта об вовняну тканину.

Тобі знадобляться: надута повітряна кулька, дрібненькі шматочки паперу, пластмасова лінійка.

Послідовність виконання дослідження

Крок 1. Надутою повітряною кулькою доторкнися до шматочків паперу. Чи почали вони рухатися?

Крок 2. Потри надуту кульку об своє волосся і знову доторкнися нею до шматочків паперу. Що спостерігаєш? Яку властивість набула кулька після тертя об волосся?

Крок 3. Натирай пластмасову лінійку вовняною тканиною 3-5 секунд, потім доторкнися до шматочків паперу. Яку властивість набула лінійка після тертя?

Крок 4. Запиши які заряди (позитивні чи негативні) накопичились на поверхні вовняної тканини, шматочків паперу, зарядженої повітряної кульки і лінійки.

НАУКОВА ДОВІДКА. СТАТИЧНА ЕЛЕКТРИКА

Накопичення електричних зарядів на поверхні тіла називається статична електрика. Статична електрика виникає, коли електрони переходять з одного тіла до іншого, наприклад під час тертя тіл.

Наслідки статичної електрики ілюструють малюнки і пояснення до них у таблиці 10.

Таблиця 10

Притягування тіл

Статична електрика виникає внаслідок тертя між волоссям і вовняною шапкою. Електрони з волосся переміщуються на шапку. Тож коли її знімають, заряджене позитивно волосся тягнеться до шапки, що заряджена негативно.

Подібним чином прилипає наелектризований одяг до тіла

Поява іскор, чутно потріскування

Інколи рух електронів відбувається настільки стрімко, що між тілами виникає електрична іскра або чутно потріскування. Інколи можна відчути неприємні поколювання. Подекуди під час погладжування кішки її хутро й долоня людини електризуються настільки, що між ними виникають іскорки

Електричні удари різної сили

Людина відчуває «удар струмом», взявшись за металеву ручку дверей. Таке відбувається після того, як людина у взутті з пластиковою підошвою походила по килиму. Внаслідок тертя підошви й килима тіло людини наелектризувалося, отримавши негативний заряд. Коли в такому стані доторкнутися до металевого предмета (наприклад, ручки дверей), то заряд з тіла людини спрямується до металевої ручки. Відбудеться електричний розряд, людина відчує болісні поколювання («удар струмом»)

Статичну електрику накопичують вироби з пластику, синтетичних матеріалів, наприклад стілець з поліетиленовим покриттям на сидінні, сумка й одяг з капрону чи нейлону. До матеріалів, які майже не накопичують статичну електрику, належать деревина, тканини з льону й бавовни.

Завдання 1. Якого походження матеріали, які накопичують статичну електрику?

Завдання 2. Чимало людей надають перевагу одягу з лляної й бавовняної тканини. Як ти вважаєш, чому обирають саме цей матеріал?

Явище статичної електрики буває небезпечним, адже від іскор дрібненькі часточки пилу можуть загорітися. Тож обов’язкове вологе прибирання допоможе уникнути небезпечних наслідків статичної електрики.

Запобігти виникненню і неприємним відчуттям внаслідок статичної електрики допомагають різні способи. Зокрема, обробляти одяг антистатичними розчинами і спреями, використовувати вироби з матеріалів, які не накопичують статичну електрику, наприклад з деревини. Докладнішу інформацію про способи захисту від статичної електрики вміщено до рубрики «Парад порад».

ПАРАД ПОРАД

Сидіння в автомобілях здебільшого виготовлені із синтетичних матеріалів. Тож коли людина перебуває в автомобілі, що рухається, на її одязі виникають електричні заряди. Якщо при цьому торкнутися металевої ручки дверей автомобіля, можна відчути легкий «удар струмом». Щоб уникнути такого неприємного відчуття, варто спочатку взяти ключ або інший металевий предмет через натуральну тканину чи папір й торкнутися ним ручки. Він прийме удар на себе і захистить руку.

Синтетичні тканини дуже електризуються. Через це одяг з них неприємно прилипає до тіла, а може несподівано легенько вдарити струмом. Щоб позбутися статичної електрики на одязі, варто протерти його бавовняною тканиною.

Деякі способи і засоби, які допомагають уникнути накопичення статичної електрики, ілюструє колаж.

В одному журналі розміщено такі поради.

1. Щоб висушити волосся, не варто терти його звичайним рушником. Краще загорнути у паперовий рушник.

2. Розчісувати волосся краще дерев’яним гребінцем.

• Спробуй надати наукове пояснення кожної поради.

ПЛІЧ-О-ПЛІЧ

Намалюйте схему житла (будинку, квартири чи кімнати) і позначте місця, де можливе утворення статичної електрики. Як убезпечитися від її небезпечної дії? Складіть порадник, обговоріть його з однокласниками/однокласницями.

Один з відомих прикладів природних явищ, що виникають унаслідок накопичення статичної електрики в хмарах, — блискавка.

Статичні електричні заряди накопичуються в хмарах унаслідок тертя частинок водяної пари. Електричний розряд (блискавка) може відбутися в межах однієї хмари, з однієї хмари на іншу або з хмари на землю. Це дуже небезпечно, бо може спричинити пожежі, ураження і навіть загибель людей і тварин. Удар блискавки здатний пошкодити лінії електропередач і знеструмити чимало помешкань.

Блискавки часто влучають у високі будівлі, гори, башти, дзвіниці, поодиноке дерево або пагорб.

Завдання 2. Чому під час грози небезпечно ховатися під високими будівлями й деревами? Сформулюй правила, що убезпечать від удару блискавки.

У природі існують тварини, які виробляють статичну електрику й використовують її для полювання й захисту від ворогів (мал. 27).

Мал. 27. Приклади тварин, які виробляють статичну електрику: 1 — електричний вугор; 2,3 — електричні скати

ПІЗНАВАЛЬНИЙ КАЛЕЙДОСКОП

У житлових будинках та інших будівлях чимало металевих деталей. Вони можуть стати провідниками електричного струму, якщо в будинок влучить блискавка. До того ж блискавка здатна спричинити пожежу. Щоб захистити будинки від удару блискавки кілька століть тому винайшли блискавковідвід (мал. 28).

Мал. 28. Блискавковідвід: 1 — металевий стержень, встановлений на найвищій точці будинку, 2 — провідник, 3 — металевий предмет, закопаний в землю

Якщо в металевий стержень влучає блискавка, електричний заряд не накопичується на будинку, а проходить по провіднику в землю, не завдаючи шкоди будинку. Отож, блискавковідвід призначений для вловлювання і безпечне проведення розряду блискавки у землю.

• Яке значення винайдення блискавковідводу?

МЕДІАПОШУК

Відшукай інформацію про те, як убезпечити себе від ударів блискавки. Склади пам’ятку про поведінку під час грози.

ТОБІ ДО СНАГИ

1. Назви один приклад електризації в побуті, два способи позбутися статичної електрики, три способи захисту від блискавки.

2. Установи відповідність між зображенням і текстом

3. Як виникає статична електрика? Чим вона небезпечна?

4. Який експеримент показано на малюнку?

Поясни, яке явище відбувається, що позначено червоними і синіми кружечками, як їх треба підписати.

5. Уяви ситуацію. Твоєму знайомому подарували спортивний костюм. Він приємний на дотик, зручний, але прилипає до тіла. Як ти поясниш знайомому, чому можлива така проблема? Як порадиш її розв’язати?

6. Яку небезпеку становить блискавка? Назви найбільш безпечні місця, де можна сховатися від блискавки.

7. Чому статична електрика накопичується на сидіннях і спинках стільців, виготовлених із пластику чи синтетичних матеріалів? Запропонуй дослідницький спосіб розв’язати проблему: який матеріал обрати, щоб зробити антистатичну накидку на сидіння пластикового стільця. Відшукай можливість втілити свою пропозицію у виріб. Презентуй рішення/виріб рідним, друзям, знайомим.