ΣΤΑΤΙΚΟΣ ΗΛΕΚΤΡΙΣΜΟΣ
Ο ηλεκτρισμός δεν είναι δημιούργημα του ανθρώπου. Ηλεκτρικά φαινόμενα υπάρχουν, όσο υπάρχει και η Γη.
Ο ηλεκτρισμός πήρε το όνομά του από το ήλεκτρον, την ελληνική ονομασία για το κεχριμπάρι. Εδώ και χιλιάδες χρόνια ήταν γνωστό ότι το κεχριμπάρι, όταν τρίβεται με ένα ύφασμα, αποκτά ηλεκτρικές ιδιότητες.
Ο ηλεκτρισμός πήρε το όνομά του από το ήλεκτρον, την ελληνική ονομασία για το κεχριμπάρι. Εδώ και χιλιάδες χρόνια ήταν γνωστό ότι το κεχριμπάρι, όταν τρίβεται με ένα ύφασμα, αποκτά ηλεκτρικές ιδιότητες.
Κάθε σώμα στερεό, υγρό ή αέριο αποτελείται από μόρια. Τα μόρια σχηματίζονται από άτομα.
Τα άτομα, αν και ειναι τόσο μικρά, αποτελούνται από πιο μικρά σωματίδια, τα πρωτόνια, τα νετρόνια και τα ηλεκτρόνια. Τα πρωτόνια και τα νετρόνια αποτελούν τον πυρήνα του ατόμου. Γύρω από τον πυρήνα κινούνται τα ηλεκτρόνια. |
Τα υλικά γύρω μας είναι ηλεκτρικά ουδέτερα, αφού το θετικό φορτίο των πρωτονίων στον πυρήνα είναι ίσο με το αρνητικό φορτίο των ηλεκτρονίων που κινούνται γύρω από αυτόν. Το θετικό φορτίο βρίσκεται στον πυρήνα και δεν μπορεί να μετακινηθεί από ένα σώμα σε ένα άλλο. Σε κάποια σώματα όμως μπορούν να αποσπαστούν με τριβή ηλεκτρόνια και να μεταφερθούν σε ένα άλλο σώμα. Το σώμα από το οποίο «έφυγαν» ηλεκτρόνια, φορτίζεται θετικά, αφού τα πρωτόνια είναι περισσότερα από τα ηλεκτρόνια, ενώ το σώμα στο οποίο «πήγαν» τα ηλεκτρόνια φορτίζεται αρνητικά, αφού τα ηλεκτρόνια είναι περισσότερα από τα πρωτόνια.
|
Καθώς τα αντίθετα φορτία έλκονται, τα δύο σώματα πλησιάζουν μεταξύ τους. Αν πάλι πλησιάσουμε δύο όμοια φορτισμένα σώματα, αυτά απωθούνται.
Τα ηλεκτρόνια στις περιπτώσεις αυτές μετακινούνται με τριβή από ένα σώμα σε ένα άλλο, δεν μπορούν όμως να μετακινηθούν ελεύθερα μέσα στο σώμα στο οποίο βρίσκονται, δε «ρέουν» μέσα στο υλικό, αλλά είναι σταθερά, όπως λέμε αλλιώς, είναι στατικά στο υλικό. Τα ηλεκτρικά φαινόμενα που οφείλονται σε στατικά φορτία ονομάζονται φαινόμενα του στατικού ηλεκτρισμού.
Φόρτισε το μπαλόνι, τρίβοντάς το πάνω στην μπλούζα!
Κούνησε το πόδι του και πήγαινε το χέρι του κοντά στο πόμολο!!
Πότε παρατηρούμε τον στατικό ηλεκτρισμό στην καθημερινή μας ζωή;
Ας κάνουμε μικρή επανάληψη. Πάτα στην εικόνα και πήγαινε να δεις το βίντεο.
Πηγή: Noesis Κέντρο διάδοσης επιστημών και μουσείο τεχνολογίας
Η Ηλεκτρογεννήτρια Βαν ντε Γκράαφ (Van de Graaff), ή σφαίρα Βαν ντε Γκράαφ, είναι ηλεκτρογεννήτρια στατικού ηλεκτρισμού, (ηλεκτροστατική γεννήτρια), που μπορεί να συσσωρεύσει στο κοίλο ειδικής μονωμένης μεταλλικής σφαίρας που φέρει μεγάλα αποθέματα ηλεκτροστατικού δυναμικού.Τη συσκευή αυτή εφεύρε ο Αμερικανός φυσικός Ρόμπερτ Βαν ντε Γκράαφ το 1929 στο Πανεπιστήμιο Πρίνστον, προς τιμή του οποίου και φέρει το όνομα.
|
|
Ας δούμε μερικές εφαρμογές στατικού ηλεκτρισμού ακόμα.
|
|
|
|
|
|
ΠΟΤΕ ΑΝΑΒΕΙ ΤΟ ΛΑΜΠΑΚΙ;
Δημιουργός: Γρηγόρης Ζερβός http://anoixtosxoleio.weebly.com/
Για να ανάψει το λαμπάκι, πρέπει να το συνδέσουμε σε μια ηλεκτρική πηγή. Ηλεκτρικές πηγές είναι οι μπαταρίες και οι γεννήτριες. Οι ηλεκτρικές πηγές δεν παράγουν ηλεκτρόνια, αλλά ανγκάζουν τα ελεύθερα ηλεκτρόνια να κινούνται ομαδικά προς μία κατεύθυνση. Την προσανατολισμένη αυτή κίνηση τη λέμε ηλεκτρικό ρεύμα. |
Πάτα πάνω στην εικόνα...
Δημιουργός: Θεόδωρος Αρβανιτίδης http://atheo.gr/
|
|
ΕΝΑ ΑΠΛΟ ΚΥΚΛΩΜΑ
Το ηλεκτρικό ρεύμα
Σε κάποια υλικά τα ηλεκτρόνια δεν κινούνται γύρω από συγκεκριμένο πυρήνα, αλλά μπορούν να κινηθούν από το ένα άτομο στο άλλο. Τα ηλεκτρόνια αυτά τα ονομάζουμε ελεύθερα ηλεκτρόνια. Στο κλειστό ηλεκτρικό κύκλωμα η πηγή αναγκάζει τα ηλεκτρόνια αυτά να κινούνται, να ρέουν, προς μια κατεύθυνση. Η κίνηση των ελεύθερων ηλεκτρονίων ονομάζεται ηλεκτρικό ρεύμα. Τα ηλεκτρόνια δεν μπορούμε να τα δούμε, άρα δεν μπορούμε να δούμε και το ηλεκτρικό ρεύμα. Καταλαβαίνουμε την ύπαρξή του από τα αποτελέσματά του.
Σε κάποια υλικά τα ηλεκτρόνια δεν κινούνται γύρω από συγκεκριμένο πυρήνα, αλλά μπορούν να κινηθούν από το ένα άτομο στο άλλο. Τα ηλεκτρόνια αυτά τα ονομάζουμε ελεύθερα ηλεκτρόνια. Στο κλειστό ηλεκτρικό κύκλωμα η πηγή αναγκάζει τα ηλεκτρόνια αυτά να κινούνται, να ρέουν, προς μια κατεύθυνση. Η κίνηση των ελεύθερων ηλεκτρονίων ονομάζεται ηλεκτρικό ρεύμα. Τα ηλεκτρόνια δεν μπορούμε να τα δούμε, άρα δεν μπορούμε να δούμε και το ηλεκτρικό ρεύμα. Καταλαβαίνουμε την ύπαρξή του από τα αποτελέσματά του.
Το ηλεκτρικό κύκλωμα
Για να είναι δυνατή η ροή των ελεύθερων ηλεκτρονίων, για να έχουμε ηλεκτρικό ρεύμα, απαραίτητη προϋπόθεση είναι η ύπαρξη ενός κλειστού ηλεκτρικού κυκλώματος. Τα βασικά στοιχεία του ηλεκτρικού κυκλώματος είναι: οι αγωγοί, μέσα από τους οποίους ρέει το ηλεκτρικό ρεύμα, η πηγή που αναγκάζει τα ελεύθερα ηλεκτρόνια να κινηθούν, ο διακόπτης με τον οποίο μπορούμε να διακόψουμε τη ροή του ρεύματος, όποτε το επιθυμούμε, και η ηλεκτρική συσκευή. |
Δημιουργός: Γρηγόρης Ζερβός http://anoixtosxoleio.weebly.com/
|
Δοκίμασαι κι εσύ να φτιάξεις ένα ηλεκτρικό κύκλωμα. Πάτησε το “play” για να ξεκινήσεις. Με τα βέλη στην πάνω δεξιά γωνία διάλεξε ό,τι χρειάζεσαι για να φτιάξεις ένα ηλεκτρικό κύκλωμα. Προσπάθησε να βάλεις κάτι σε όλες τις υποδοχές, ώστε το κύκλωμά σου να κλείσει και να ανάψει το λαμπάκι. Αφού τελειώσεις, βάλε το δείκτη του ποντικιού σου πάνω από το “off”, για να δεις αν ανάψει το λαμπάκι. Δοκίμασε πάλι, πατώντας το “clear”, να φτιάξεις κι άλλα ηλεκτρικά κυκλώματα με διαφορετικούς τρόπους
ΤΟ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΡΕΥΜΑ
Σε μερικά υλικά, όπως τα μέταλλα, ορισμένα ηλεκτρόνια μπορούν αν ξεφύγουν από την έλξη του πυρήνα ενός ατόμου και να κινηθούν ελεύθερα μέσα στη μάζα του υλικού. Τα ηλεκτρόνια αυτά ονομάζονται ελεύθερα ηλεκτρόνια.
Η ροή ελεύθερων ηλεκτρονίων προς μία ορισμένη κατεύθυνση ονομάζεται ηλεκτρικό ρεύμα. Η ροή των ηλεκτρονίων έχει φορά από τον αρνητικό προς τον θετικό πόλο μιας ηλκτρικής πηγής. |
ΑΓΩΓΟΙ ΚΑΙ ΜΟΝΩΤΕΣ
Τα ελεύθερα ηλεκτρόνια δεν κινούνται με την ίδια ευκολία σε όλα τα υλικά. Η ροή του ηλεκτρικού ρεύματος είναι σε άλλα υλικά ευκολότερη και σε άλλα δυσκολότερη.
Τα ελεύθερα ηλεκτρόνια δεν κινούνται με την ίδια ευκολία σε όλα τα υλικά. Η ροή του ηλεκτρικού ρεύματος είναι σε άλλα υλικά ευκολότερη και σε άλλα δυσκολότερη.
Δημιουργός: Γρηγόρης Ζερβός
Δημιουργός: Γρηγόρης Ζερβός
Διάλεξε αντικείμενα χρησιμοποιώντας τα βελάκια στο κάτω μέρος και μετέφερέ τα σύροντάς τα με πατημένο το αριστερό κλικ του ποντικιού στο κενό του ηλεκτρικού κυκλώματος. Αν ανάψει το λαμπάκι, το αντικείμενο είναι αγωγός. Αν δεν ανάψει το λαμπάκι, το αντικείμενο είναι μονωτής του ηλεκτρικού ρεύματος.
Ο ΔΙΑΚΟΠΤΗΣ
Οι διακόπτες είναι απαραίτητο στοιχείο κάθε ηλεκτρικού κυκλώματος. Τους παρατηρούμε παντού γύρω μας, σε όλες τις ηλεκτρικές συσκευές και σε κάθε ηλεκτρικό κύκλωμα. Με τη χρήση του διακόπτη μπορούμε εύκολα να ανοίγουμε και να κλείνουμε το ηλεκτρικό κύκλωμα, να διακόπτουμε δηλαδή για όσο διάστημα επιθυμούμε τη ροή του ηλεκτρικού ρεύματος. Ο διακόπτης μπορεί να τοποθετηθεί σε οποιαδήποτε θέση του κυκλώματος.
Στην καθημερινή μας ζωή, όταν σβήνουμε το φως, λέμε συχνά «κλείνω το διακόπτη». Αντίστοιχα, όταν θέλουμε να έχουμε φως σε ένα σκοτεινό χώρο, λέμε «ανοίγω το διακόπτη». Τώρα πια ξέρεις ότι οι εκφράσεις αυτές δεν είναι σωστές. Όταν λέμε «κλείνω το διακόπτη», ανοίγουμε το κύκλωμα, αντίθετα, όταν λέμε «ανοίγω το διακόπτη», κλείνουμε το κύκλωμα που μεταφέρει ενέργεια στη λάμπα. Κάθε φορά, λοιπόν, που θα χρησιμοποιείς τους διακόπτες στο σπίτι, θα σκέφτεσαι αυτή τη μικρή αναποδιά και θα... χαμογελάς!
|
ΣΥΝΔΕΣΗ ΣΕ ΣΕΙΡΑ ΚΑΙ ΠΑΡΑΛΛΗΛΗ ΣΥΝΔΕΣΗ
Σύνδεση σε σειρά
Στη σύνδεση σε σειρά οι ηλεκτρικές συσκευές συνδέονται η μία μετά την άλλη. Αν αποσυνδέσουμε μία συσκευή, η ροή του ηλεκτρικού ρεύματος διακόπτεται και οι υπόλοιπες συσκευές σταματούν να λειτουργούν. Τη σύνδεση σε σειρά χρησιμοποιούσαν παλιότερα στα λαμπάκια του χριστουγεννιάτικου δένδρου. Τα τελευταία χρόνια όμως δε χρησιμοποιείται ούτε εκεί γιατί, κάθε φορά που «καιγόταν» ένα λαμπάκι, έσβηναν και τα υπόλοιπα. |
Παράλληλη σύνδεση
Στην παράλληλη σύνδεση οι ηλεκτρικές συσκευές συνδέονται παράλληλα, έτσι ώστε οι επαφές κάθε συσκευής να συνδέονται απευθείας με τους πόλους της πηγής. Έτσι δημιουργούνται πολλά, ανεξάρτητα ηλεκτρικά κυκλώματα, οπότε, ακόμη και αν αποσυνδέσουμε μια συσκευή, οι υπόλοιπες εξακολουθούν να λειτουργούν. Οι ηλεκτρικές συσκευές και οι λάμπες στα σπίτια μας είναι συνδεδεμένες παράλληλα. |
|
|
ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΡΕΥΜΑ - ΜΙΑ ΕΠΙΚΙΝΔΥΝΗ ΥΠΟΘΕΣΗ
Το ανθρώπινο σώμα είναι αγωγός του ηλεκτρικού ρεύματος. Αν ρεύμα μεγάλης έντασης περάσει μέσα από το σώμα μας, ο κίνδυνος μόνιμης βλάβης είναι ιδιαίτερα μεγάλος.
Τα ελεύθερα ηλεκτρόνια, καθώς κινούνται ομαδικά προς μια κατεύθυνση, προκαλώντας το ηλεκτρικό ρεύμα, ακολουθούν κάθε φορά την ευκολότερη πορεία, την πορεία δηλαδή με τη μικρότερη αντίσταση. Το σώμα μας έχει μικρή αντίσταση σε σχέση με αυτή των συνηθισμένων κυκλωμάτων γι' αυτό πρέπει να αποφεύγουμε να αποτελεί το σώμα μας μέρος ενός ηλεκτρικού κυκλώματος. Είναι λοιπόν απαραίτητο να χειριζόμαστε με ιδιαίτερη προσοχή και σύνεση τις ηλεκτρικές συσκευές ακολουθώντας τις οδηγίες προφύλαξης που αναγράφονται σε πολλές από αυτές. |
Αν ακουμπήσουμε ένα καλώδιο που έχει φθαρεί ο μονωτής, το σώμα μας γίνεται μέρος του κυκλώματος. Αν το ρεύμα που διαρρέει το σώμα μας είναι ισχυρό, ο μυς της καρδιάς δεν μπορεί να λειτουργήσει σωστά. Το φαινόμενο ονομάζεται ηλεκτροπληξία και μπορεί να έχει ως συνέπεια την αναισθησία ή ακόμη και τη διακοπή της λειτουργίας της καρδιάς.
|
Ηλεκτροπληξία και πρώτες βοήθειες
Σε περίπτωση ηλεκτροπληξίας πρέπει να προσφέρουμε γρήγορα βοήθεια. Προσοχή όμως: Δεν πλησιάζουμε ποτέ τον άνθρωπο που διαρρέεται από ρεύμα πριν κατεβάσουμε τον γενικό δικόπτη. Αλλιώς κινδυνεύουμε και οι ίδιοι. Αν δεν ξέρουμε που είναι ο γενικός διακόπτης, απομακρύνουμε τον άνθρωπο που κινδυνεύει από το ηλεκτρικό κύκλωμα χρησιμοποιώντας έναν μονωτή: ένα σκουπόξυλο ή μια ξύλινη καρέκλα. Στη συνέχεια πρέπει να καλέσουμε τις Πρώτες Βοήθειες και να φωνάξουμε κάποιον μεγαλύτερο. |
Κεραυνός: ένα επικίνδυνο φαινόμενο
Δεν κινδυνεύουμε μόνο από το ηλεκτρικό ρεύμα που ρέει στα κυκλώματα του σπιτιού μας. Κίνδυνος υπάρχει και από τα ηλεκτρικά φαινόμενα στη φύση. Ένα από τα πιο εντυπωσιακά αλλά και επικίνδυνα φαινόμενα είναι και ο κεραυνός. Για να προστατευτείς από τον κεραυνό, πρέπει να θυμάσαι τα εξής: Η καλύτερη προστασία είναι να βρίσκεσαι μέσα στο σπίτι κατά τη διάρκεια της καταιγίδας, στην περίπτωση αυτή όμως μακριά από το τηλέφωνο!
Περίπου το 1% των ανθρώπων που έχασαν τη ζωή τους από χτύπημα κεραυνού μιλούσαν εκείνη τη στιγμή στο τηλέφωνο. Αν βρίσκεσαι έξω, να μείνεις μέσα στο αυτοκίνητο με τα παράθυρα κλειστά. Ποτέ μην αναζητήσεις προστασία κάτω από το μοναδικό δέντρο της περιοχής, όπου βρίσκεσαι. Επίσης, πρέπει να μείνεις μακριά από αγωγούς, όπως οι συρμάτινοι φράκτες, οι μεταλλικοί σωλήνες ή ακόμη και τα μεταλλικά ποδήλατα.
Δεν κινδυνεύουμε μόνο από το ηλεκτρικό ρεύμα που ρέει στα κυκλώματα του σπιτιού μας. Κίνδυνος υπάρχει και από τα ηλεκτρικά φαινόμενα στη φύση. Ένα από τα πιο εντυπωσιακά αλλά και επικίνδυνα φαινόμενα είναι και ο κεραυνός. Για να προστατευτείς από τον κεραυνό, πρέπει να θυμάσαι τα εξής: Η καλύτερη προστασία είναι να βρίσκεσαι μέσα στο σπίτι κατά τη διάρκεια της καταιγίδας, στην περίπτωση αυτή όμως μακριά από το τηλέφωνο!
Περίπου το 1% των ανθρώπων που έχασαν τη ζωή τους από χτύπημα κεραυνού μιλούσαν εκείνη τη στιγμή στο τηλέφωνο. Αν βρίσκεσαι έξω, να μείνεις μέσα στο αυτοκίνητο με τα παράθυρα κλειστά. Ποτέ μην αναζητήσεις προστασία κάτω από το μοναδικό δέντρο της περιοχής, όπου βρίσκεσαι. Επίσης, πρέπει να μείνεις μακριά από αγωγούς, όπως οι συρμάτινοι φράκτες, οι μεταλλικοί σωλήνες ή ακόμη και τα μεταλλικά ποδήλατα.
ΕΠΑΝΑΛΗΨΗ ΣΤΟΝ ΗΛΕΚΤΡΙΣΜΟ
Πάτα πάνω στις εικόνες για να θυμηθείς ό,τι έμαθες και να εξασκηθείς στον ηλεκτρισμό!
Δημιουργός: Θεόδωρος Αρβανιτίδης http://atheo.gr/
Πηγή: e-taksh.blogspot.gr
Δημιουργός: Γρηγόρης Ζερβός http://anoixtosxoleio.weebly.com/
Τα κείμενα είναι από το βιβλίο της Φυσικής της Ε΄ Δημοτικού, οι εικόνες, τα βίντεο και τα παιχνίδια είναι από το διαδίκτυο και άλλα εκπαιδευτικά σάιτ.