Статическое электричество в нашей жизни

Статическое электричество

Историческая справка

Явления, связанные со статическим электричеством были известны еще в Древней Греции. В VI в. до н. э. греческий философ Фалес Милетский обнаружил, что янтарь после натирания шерстью начинал притягивать различные легкие предметы. Однако история науки об электричестве начинается с исследований Вильяма Гильберта, врача английской королевы Елизаветы, который обнаружил, что способностью притягивать после натирания обладают не только янтарь, но и алмаз, сапфир, стекло и некоторые другие материалы. Все эти вещества он назвал электрическими, то есть подобными янтарю (поскольку греческое слово «электрон» означает «янтарь»). Первую свою работу по электричеству Гильберт опубликовал в 1600 г. , где описал электризацию трением.

Впоследствии про тело, которое после натирания приобретало свойство притягивать к себе другие тела, стали говорить, что оно наэлектризовано, или что ему сообщен электрический заряд. А процесс сообщения телу электрического заряда стали называть электризацией.

Как происходит электризация?

Все в нашем мире состоит из мельчайших частиц-атомов, каждый из которых, в свою очередь, слагается из протонов в ядре (имеющих положительный электрический заряд) и некоторого количества электронов (имеющих отрицательный заряд). Ядро и электроны притягиваются друг к другу. Так как число протонов ядра равно числу электронов в атоме, то атом в целом никакого заряда не имеет – атом электрически нейтрален.

Однако носители электрических зарядов могут быть подвижными.

Рассмотрим опыт. Возьмем стеклянную палочку и поднесем ее к маленьким кусочкам бумаги. Мы увидим, что ничего не произойдет. Это говорит о том, что в обычном состоянии стекло (как и большинство других тел) электрически нейтрально. Теперь потрем палочку о лист бумаги и снова поднесем ее к кусочкам бумаги. Мы увидим, как они тут же к ней притянутся. Это означает, что в результате трения о бумагу палочка наэлектризовалась: она стала заряженной.

Возьмем пластмассовую расческу и потрем ее о волосы. Поднесем расческу к кусочкам бумаги. Кусочки бумаги начнут притягиваться к расческе. Как же все происходит?

До того, как мы начнем тереть пластмассовую расческу о волосы, оба эти предмета остаются в целом электрически нейтральными. Однако свойства пластмассы и волос таковы, что при трении электроны отрываются от атомов , составляющих волосы (шерсть), и захватываются атомами веществ, присутствующих в пластмассе. Возникает электрическое неравновесие. Теперь волосы, потерявшие электроны, имеют избыток положительных зарядов, а расческа – избыток отрицательных. Если поднести расческу обратно к волосам – они будут притягиваться.

Значит, в природе существуют 2 рода электрического заряда: положительный и отрицательный. Заряды одного знака отталкиваются друг от друга, а заряды разного знака притягиваются. Если 2 предмета с разными зарядами соединить металлическим проводом, то электроны легко и быстро перейдут туда, где их не хватало.

Вода притягивается к линейке

1)Возьми пластмассовую линейку и потри ей как следует о какую-нибудь шерстяную вещь.

2)Открой водопроводный кран и пусти несильную струю воды. Пододвинь к струйке линейку так, чтобы она не касалась воды. Этого будет достаточно, чтобы струя воды слегка отклонилась в сторону линейки.

3)Смочи линейку водой, а затем снова отодвинь ее от струи. Теперь вода будет падать точно вниз, без всяких отклонений.

Почему так происходит?

Когда ты поднесешь линейку к воде, льющейся из крана , струя отклонится в сторону линейки, так как вода тоже электрически заряжена. Почему? Потому что вода состоит из молекул, а молекулу формируют один атом кислорода, соединенный с двумя атомами водорода.

Конечно, молекула в целом электрически нейтральна. Когда рядом со струей воды оказывается отрицательно заряженная линейка, молекула воды вытягиваются, образуются частицы со смещенным в одну сторону положительным ядром. Линейка притягивает к себе положительно заряженные полюса молекул воды и отталкивает отрицательные полюса («-» и «-» отталкивают друг друга). Так молекулы воды направляются более положительной частью к линейке. Сила притяжения – отталкивания действует тем сильнее, чем ближе находятся друг к другу заряды. Поскольку отрицательно заряженная линейка ближе к имеющим положительный заряд ядрам и дальше от электронов, то сила притяжения преодолевает силу отталкивания, и струя притягивается к линейке. Когда же линейка касается воды, она разряжается и становится электрически нейтральной. Второй раз трюк не пройдет- струя воды больше отклоняться не будет. Для новой демонстрации эксперимента придется высушить линейку и снова потереть ее о шерсть.

Польза и вред статического электричества

1. Созданы растворы, если ими потереть мебель или побрызгать телевизор или компьютер, на них не будет садиться пыль.

2. На трубах больших заводов установлены пылеулавливатели. Отрицательно заряженный стержень прикрепляется к заводской трубе на выходе и, твердые несгоревшие частицы дыма оседают на стержне (полоске из металла), так как они несут на себе «+» заряд.

3. В ионизаторах (освежителях) воздуха используется свойство заряженных частиц оседать на пылинках, имеющихся в воздухе, при этом заряжая их и способствуя их быстрому оседанию на специальных пылеулавливающих электродах.

4. В быту также применяются различные кондиционеры для ополаскивания волос и одежды при стирке ,чтобы уменьшить появление статического электричества, которое приносит в нашу жизнь много неприятных ощущений и даже вред здоровью.

5. Заземление зданий, транспорта.

Опыты со статическим электричеством

Волосы дыбом

1) Потри шарик о ткань, чтобы на нем накопился электрический заряд.

2) Подними шарик над головой помощника и увидишь, что волосы помощника встали дыбом.

2. 2 Притягивающиеся шарики

1) Свяжи шарики длинной ниткой. Потри шарики, чтобы на них возник электрический заряд и возьмись за середину нитки. Что наблюдаем? Шарики отталкиваются, так как они приобрели одноименные (одинаковые) заряды. 2)Помести между шариками лист бумаги. Что произошло? Если поднести незаряженный предмет близко к заряженному, то его концы приобретут разноименные заряды, поэтому шарики начнут притягиваться.

Есть ли заряд?

1)Обвяжи ручку ниткой и подвесь так, чтобы ручка свободно вращалась.

2)Каждый предмет (из шерсти, шелка, стекла, пластмассы, металла) по очереди потри каждым лоскутком и поднеси к ручке. Если предмет несет электрический заряд, то ручка притянется к нему. Хорошо накапливает заряд шелк, синтетические ткани и мех.

Гальванический элемент собственного изготовления

1. Такой гальванический элемент можно сделать самим. Воткните в лимон стальную скрепку и латунную кнопку. Сок лимона вызовет химическую реакцию и будет электролитом (пропускать через себя заряды).

2. Батарейка собственного изготовления.

Раствори немного соли в воде.

Нарежь бумажное полотенце и фольгу на квадратики чуть крупнее монет.

Намочи бумажные квадратики в соленой воде.

Положи друг на друга стопкой: медную монету, кусочек фольги, кусочек бумаги, снова монету, и так далее несколько раз. Сверху стопки должна быть бумага, внизу – монета.

Зачищенный конец одного провода подсунь под стопку, второй конец присоедини к лампочке. Один конец второго провода положи на стопку сверху, второй тоже присоедини к лампочке. Лампочка зажжется.

• Зная вред и пользу статического электричества, люди применяют эти знания для того, чтобы поберечь свое здоровье.

• В будущем, закончив школу, институт буду думать, как направить энергию статического электричества на выработку большого количества электроэнергии, чтобы заменить имеющиеся опасные для здоровья и природы и не очень эффективные источники электроэнергии, такие как ГЭС (гидроэлектростанции), ТЭЦ (теплоэлектростанции) и АЭС (атомные станции).