Μετάβαση στο περιεχόμενο
Akademio

Ηλεκτρικό φορτίο και δύναμη

Δύο είδη φορτίου, ένας νόμος, και όλα τα υπόλοιπα προκύπτουν.

25 λεπτά

Θα μάθεις να

  1. Να εξηγείς τη φόρτιση ενός σώματος με τη μετακίνηση ηλεκτρονίων.
  2. Να προβλέπεις αν δύο φορτισμένα σώματα θα έλκονται ή θα απωθούνται.
  3. Να περιγράφεις πώς η δύναμη εξαρτάται από τα φορτία και την απόσταση.

Το χτένι που σηκώνει χαρτάκια

Τρίψε ένα πλαστικό χτένι στα μαλλιά σου και πλησίασέ το σε μικρά κομματάκια χαρτί. Θα τα σηκώσει.

Δεν έχεις προσθέσει τίποτα στο χτένι. Έχεις μόνο μετακινήσει ηλεκτρόνια από τα μαλλιά σου σε αυτό.

Δύο είδη φορτίου

Στη φύση υπάρχουν δύο είδη ηλεκτρικού φορτίου: θετικό και αρνητικό.

Ένα ουδέτερο σώμα έχει ίσο αριθμό πρωτονίων και ηλεκτρονίων. Φορτίζεται όταν αυτή η ισορροπία σπάσει:

  • Χάνει ηλεκτρόνια ⇒\Rightarrow γίνεται θετικά φορτισμένο.
  • Κερδίζει ηλεκτρόνια ⇒\Rightarrow γίνεται αρνητικά φορτισμένο.

Πρόσεξε ότι κινούνται μόνο τα ηλεκτρόνια. Τα πρωτόνια είναι δεμένα στον πυρήνα και δεν φεύγουν σε κανένα από αυτά τα φαινόμενα.

Έλξη και άπωση

Ο κανόνας είναι σύντομος:

Ομώνυμα φορτία απωθούνται. Ετερώνυμα έλκονται.

Η δύναμη ανάμεσά τους εξαρτάται από δύο πράγματα: πόσο μεγάλα είναι τα φορτία και πόσο μακριά βρίσκονται.

Δύο φορτία, μία δύναμη

Άλλαξε τα πρόσημα και δες τι γίνονται τα βέλη. Μετά κράτα τα φορτία σταθερά και κούνησε μόνο την απόσταση.

Έλκονται — ετερώνυμα φορτίαΔύναμη: 0,44 μονάδεςΔιπλάσια απόσταση σημαίνει τέσσερις φορές μικρότερη δύναμη.

Ο νόμος του Κουλόμπ

F=kq1⋅q2r2F = k \frac{q_1 \cdot q_2}{r^2}

Η δύναμη είναι ανάλογη των δύο φορτίων και αντιστρόφως ανάλογη του τετραγώνου της απόστασης.

Το τετράγωνο στον παρονομαστή είναι που κάνει την ηλεκτρική δύναμη να πέφτει τόσο γρήγορα: στη διπλάσια απόσταση μένει το ένα τέταρτο, στην τριπλάσια το ένα ένατο.

Η ίδια μορφή εμφανίζεται και στη βαρύτητα. Η διαφορά είναι ότι η βαρύτητα μόνο έλκει, ενώ η ηλεκτρική δύναμη κάνει και τα δύο.

Αγωγοί και μονωτές

Αγωγοί είναι τα υλικά μέσα στα οποία τα ηλεκτρόνια κινούνται εύκολα: μέταλλα, γραφίτης, αλμυρό νερό.

Μονωτές είναι εκείνα που τα κρατούν δεμένα: πλαστικό, γυαλί, ξύλο, καουτσούκ, ξηρός αέρας.

Γι' αυτό τα καλώδια είναι χάλκινα μέσα και πλαστικά απ' έξω: το ένα υλικό αφήνει το φορτίο να περάσει, το άλλο το εμποδίζει να φύγει.

Ας το κάνουμε μαζί

Παράδειγμα 1

Τρίβεις ένα γυάλινο ράβδο με μετάξι και το γυαλί φορτίζεται θετικά. Τι έγινε;

Δοκίμασέ το πρώτα. Μετά δες τη λύση.

Παράδειγμα 2

Δύο φορτία απωθούνται με δύναμη 8 μονάδων. Τι γίνεται αν τριπλασιάσεις την απόστασή τους;

Δοκίμασέ το πρώτα. Μετά δες τη λύση.

Παράδειγμα 3

Γιατί ένα φορτισμένο μπαλόνι κολλάει στον τοίχο;

Δοκίμασέ το πρώτα. Μετά δες τη λύση.

Ασκήσεις

Από την πιο απλή στην πιο δύσκολη. Κρυμμένη είναι μόνο η απάντηση — ο δρόμος ως εκεί είναι δική σου δουλειά.

ΒασικήΆσκηση 1 από 4

Δύο σώματα είναι και τα δύο αρνητικά φορτισμένα. Έλκονται ή απωθούνται;

Τεστ

Δεν μετράει βαθμός — μετράει να δεις τι κατάλαβες. Προσπέρασε όποια θες και γύρνα πίσω όποτε θες.

Ερώτηση 1 από 8

Ένα σώμα φορτίζεται θετικά. Τι έχει συμβεί;

Τα κατάφερες;

  • Να εξηγείς τη φόρτιση ενός σώματος με τη μετακίνηση ηλεκτρονίων.
  • Να προβλέπεις αν δύο φορτισμένα σώματα θα έλκονται ή θα απωθούνται.
  • Να περιγράφεις πώς η δύναμη εξαρτάται από τα φορτία και την απόσταση.

Κάνε το τεστ πιο πάνω και θα δεις εδώ πού στέκεσαι.