Zjawiskiem, które mnie fascynuje jest zjawisko burzy. Jest związane z elektrostatyką i elektryzowaniem ciał, a także przeskokami iskry elektrycznej.

Transkrypt

1

2 Zjawiskiem, które mnie fascynuje jest zjawisko burzy. Jest związane z elektrostatyką i elektryzowaniem ciał, a także przeskokami iskry elektrycznej. Wykonując eksperymenty z maszyną elektrostatyczną, zacząłem zastanawiad się, czy można w inny sposób ukazad to zjawisko. Przeglądając informacje na ten temat natknąłem się na wynalazki i odkrycia Benjamina Franklina. Swoją prezentacje i doświadczenie poświęciłem właśnie wyładowaniom elektrostatycznym. Przygotowałem współczesny model Dzwoneczków Franklina. Już w starożytności odkryto, że potarty bursztyn zachowuje się inaczej, przyciąga drobne skrawki materiału, nici. Od bursztynu właśnie pochodzi nazwa działu fizyki elektrycznośd. Bursztyn bowiem to elektrum z gr. Elektron. Nauka o elektryczności powstała o wiele później, czyli w ok. XVI w. Trochę później istnienie dwóch typów ładunków elektrycznych wykazał w roku 1734 Charles Du Fay. Benjamin Franklin zaproponował do ich opisu znaki dodatni i ujemny. Dalszym rozwojem tej dziedziny fizyki zajmowało się wielu wybitnych uczonych. Dzięki ich odkryciom możemy teraz korzystad z wielu wspaniałych urządzeo, które ułatwiają i uprzyjemniają nam życie.

3 Uczonym, który mnie zafascynował i którego odkrycie wykorzystałem jest Benjamin Franklin. Urodził się 17 stycznia 1706 roku w Bostonie. Był synem biednego wytwórcy świec i mydła. Franklin był filozofem, malarzem i politykiem(był jednym z twórców Deklaracji Niepodległości Stanów Zjednoczonych). Ponadto zajmował się też badaniami nad elektrycznością. Udowodnił, że ciała mogą byd elektryzowane dodatnio lub ujemnie, i że ciała o ładunkach jednoimiennych odpychają się, a ciała o przeciwnych ładunkach przyciągają się. Do jego wynalazków należy między innymi piorunochron i Dzwonki Franklina. Ten drugi wynalazek spróbowałem odtworzyd. Jest też twórcą okularów dwuogniskowych, fotela bujanego, harmoniki szklanej. Wiele eksperymentów naukowych z użyciem latawca wykonał Benjamin Franklin. Dzięki nim udowodnił między innymi, że chmury burzowe naładowane są elektrycznie.

4

5

6 Dzwonki Franklina oryginalnie składały się z dwóch metalowych dzwonków zawieszonych obok siebie(tak aby się ze sobą nie stykały)i odizolowanej metalowej kulki, zawieszonej między nimi(tak, aby nie dotykała żadnego z dzwonków)na nieprzewodzącym sznurku. Jeden z dzwonków podłączony był do uziemienia, drugi zaś do wysokiej anteny. Zadaniem dzwonków było ostrzeżenie o zbliżającej się burzy. Chmury burzowe są naładowane ujemnie. Podczas burzy, napięcie między naładowanymi ujemnie chmurami i naładowaną dodatnio ziemią, jest rozładowywane przez potężne wyładowaniapioruny. Gdy naładowana ujemnie chmura zbliża się do anteny, przekazuje jej częśd swoich ładunków, tym samym ładując ujemnie antenę i połączony z nią dzwonek zaczyna dzwonid.

7 Wszystkie niezbędne elementy znajdą się w każdym domu. Dzwonki (lub puszki) należy ustawid na izolatorze (np. kawałku plastiku). Pomiędzy dzwonkami na sznurku lub nieprzewodzącej żyłce wieszamy wahadełko. Jeden z dzwonków należy uziemid natomiast drugi podłączyd do źródła wysokiego napięcia. Źródłem tym jest u mnie kineskop telewizora. Na kineskop nałożona jest folia aluminiowa, po to aby lepiej gromadził się ładunek elektryczny. Folię łączymy z jedną puszką, drugą uziemiamy. W roli uziemienia wykorzystałem grzejnik. Puszki powinny znajdowad się w odległości kilku centymetrów od siebie, jeśli odległośd będzie za duża wahadełko nie poruszy się, jeśli za mała pomiędzy dzwonkami będzie przeskakiwad iskra.

8 Zasada działania urządzenia, które zrobiłem, opiera się na oryginalnym doświadczeniu Benjamina Franklina. Dzwonki zastąpiłem aluminiowymi puszkami. Puszka połączona z ekranem telewizora ładuje się ujemnie, elektrony zgromadzone na puszce odpychają elektrony swobodne wahadełka, co powoduje ich "przechodzenie" na jego drugą stronę, co skutkuje, że na kulce nastąpił rozdział ładunków. Jako, że ładunki na bliższych częściach wahadełka i naładowanej ujemnie puszki są przeciwne kulka zostanie przyciągnięta. Na skutek elektryzowania przez dotyk następuje przejście ładunku ujemnego z puszki na wahadełko i zostanie ono odepchnięte. Dotykając drugiej puszki nastąpi zobojętnienie wahadełka i powróci ono do położenia równowagi. Następnie proces powtórzy się.

9

10

11 Elektryzowanie ciał przez indukcję: Indukcja elektrostatyczna jest to zjawisko przemieszczania się ładunku elektrycznego w obrębie ciała pod wpływem ciała naelektryzowanego. Każde ciało naelektryzowane przyciąga ciało elektrycznie obojętne. Dzieje się tak, dlatego, że w każdym ciele elektrony mają większą lub mniejszą zdolnośd przemieszczania się. Zbliżając ciało naelektryzowane do ciała obojętnego siły elektryczne mogą powodowad przesunięcie się elektronów w obrębie tego ciała. Liczba ładunków dodatnich z jednej strony ciała obojętnego jest równa liczbie ładunków ujemnych po przeciwnej stronie ciała, więc jego ładunek jest dalej równy zero. Elektryzowanie ciał przez dotyk: Naelektryzowaną ujemnie ciało, na którym jest nadmiar elektronów, zbliżamy do ciała obojętnego. Po zetknięciu się dwóch ciał elektrony z ciała naładowanego przepłyną na ciało obojętne. Wcześniej naładowane ciało nadal będzie naładowane ujemnie, ale już ładunek ten będzie mniejszy. Natomiast obojętne dotychczas ciało zostanie naelektryzowane ujemnie.

12 Piorun kulisty rzadkie zjawisko meteorologiczne. Według relacji świadków, objawia się jako świecąca i poruszająca się kula o promieniu od kilku do kilkudziesięciu centymetrów, czasami wydająca głos podobny do syczenia. Uważa się, że jest rodzajem wyładowania atmosferycznego. Naukowcy nie są zgodni co do określenia faktycznej istoty pioruna kulistego. Piorun w meteorologii bardzo silne wyładowanie elektryczne w atmosferze powstające naturalnie, zwykle towarzyszące burzom. Piorunowi często towarzyszy grom dźwiękowy oraz zjawisko świetlne zwane błyskawicą. Może ono przybierad rozmaite kształty i rozciągłości, tworzyd linie proste lub rozgałęziad się do góry lub w dół. Występują błyskawice, które widoczne są jedynie jako rozjaśnienie powierzchni chmury, inne znów w ciągu ułamku sekundy przypominają swym kształtem świecący sznur pereł. Burze intensywne opady deszczu lub deszczu i gradu, którym towarzyszą wyładowania elektryczne w atmosferze (błyskawice i grzmoty).

13 To urządzenie chroniące budynki przed uderzeniem pioruna, poprzez odprowadzenie do ziemi prądu wyładowania o natężeniu rzędu kilkunastu tysięcy amperów. Najprostszy piorunochron to zaostrzony metalowy pręt, ustawiony pionowo w najwyższym punkcie zabezpieczanego obiektu, połączony z ziemią przewodem o przekroju poprzecznym wynoszącym co najmniej 50 mm2.

14 Rycina piorunochronów z XVII w. Piorunochron wynalazł amerykaoski uczony i polityk Benjamin Franklin, który w 1749 roku postanowił "ściągnąd" elektrycznośd z chmur burzowych za pomocą latawca.

15

16 Chmura burzowa w Holandii w 2004 roku

17

18 Piorun kulisty rycina z XIX wieku. Świecący obłok uzyskany przez wyładowanie przebiegające do wody.

19