Добридень! До мене в "Клуб чомучок" прийшло відразу два схожих питання. Один від мами Жені і її синочка Дмитрика (4,5 року) "Чому коли кішку гладиш, вона іскритися?" І другий від мами Юлі і її синочка Дениски (6,5 років) "Чому людина б'ється струмом?". Думаю, ви вже здогадалися, що сьогодні у нас мова піде про статичному електриці. Що ж це таке і чому виникає це явище? Зараз ми з вами в цьому розберемося!
(Звертаю вашу увагу, що весь матеріал в статті дається з урахуванням віку маленьких читачів, і покликаний лише тільки познайомити їх з фізичними поняттями, а не дати їм повний курс фізики).
Давайте почнемо розповідь з простого фізичного досвіду.
Вовняна тканина (светр, шарф, ковдра).
Предмет з добре накопичує електричний заряд матеріалу: пластмаси, пінопласту, гуми і т.п. Це може бути пластмасова лінійка, ручка, гребінець, шматочок пінопласту або повітряну кульку (ми використовували останній).
Папір - серветки, шматочки газети або зошитового листа.
Запропонуйте дитині нарізати або нарвати папір на дрібні шматочки - це будуть наші рибки. Для правдоподібності можна скористатися фігурним дироколом - наробивши багато дрібного конфетті.
Після цього потріть про волосся або вовняний одяг повітряну кульку і піднесіть його до шматочках паперу, насипаним на столі - вони почнуть смішно підскакувати і прилипати до кульки.
Схоже відбувається і з електричними зарядами. Однаково заряджені тіла відштовхуються, протилежно заряджені - притягуються.
Звідки ж взялися електричні заряди в папері і повітряній кульці? Для відповіді на це питання нам треба звернутися до самих основ світобудови :)
Все на світі складається з найдрібніших частинок - атомів. А вони самі "зроблені" з одного великого позитивно зарядженого ядра (його заряд позначають знаком "плюс") і декількох маленьких негативно заряджених електронів (їх заряди позначають знаком "мінус"). У звичайному атомі заряд ядра врівноважується зарядами електронів. Тому тіло, що складаються з таких атомів, електрично нейтрально. Але якщо якимось чином у атома відняти або додати електронів, то атом вже стає нейтральним. У нього стає якогось із зарядів більше. Або позитивного, або негативного. А якщо все тіло складається з таких атомів, то воно і виходить позитивно або негативно зарядженим.
ЗАВДАННЯ 1. Математика на атомному рівні
Давайте порахуємо заряди в атомах? Для цього намалюйте на папері схематичну модель атома. Правда, вона дуже схожа на модель нашої Сонячної системи? У центрі - величезний позитивно заряджене "Сонце" - ядро, а навколо нього по своїх орбітах "літають" невеликі негативно заряджені "планети" - електрони. Давайте електрончікі зробимо з монеток, гудзичків або кульок. Кожен електрон несе на собі тільки один заряд зі знаком "мінус". А ось в ядрі може знаходиться знаходиться кілька протонів - частинок із зарядом зі знаком "плюс".
Спочатку зробимо звичайний нейтральний атом. Та хоча б кисню (в хімії його позначають буквою "О" і називають "оксиген"). У нього позитивний заряд дорівнює 8. Ми напишемо на ядрі +8. Якщо атом нейтральний, значить і "мінусів" у нього повинно бути 8. Тобто, навколо ядра літає 8 електронів - стільки ж, скільки планет в нашій Сонячній системі :)
Яким стане заряд цього атома - позитивним або негативним, - якщо якийсь інший атом "потягне" у нього один електрон? (Запропонуйте дитині забрати одну з гудзичків і порахувати, залишилося більше або менше восьми).
А якщо цей атом сам "перетягне" до себе чийсь чужий електрон? Якого заряду в ньому побільшає?
Пограйте з малюком в "віднімання" і "додаток" атомів. Запитуйте його, скільки треба додати або відняти електронів, щоб заряд атома врівноважити.
Чим сухіше повітря, тим краще виходить цей досвід. Саме тому взимку, коли повітря дуже сухий, ми постійно б'ємося струмом: надягаємо ми одяг, застилає чи ліжко покривалом, розчісувати чи, гладимо чи домашніх улюбленців, торкаємося чи до різних предметів - холодильника, батареї, електроприладів і навіть до струменя води.
Для людини такий розряд не страшний - сила струму в ньому дуже невелика, тому ми відчуваємо тільки слабеньке пощипування. А ось для чутливих електронних приладів статичну електрику буває дуже небезпечним. Від розряду вони можуть згоріти.
Крім того, заряджені предмети притягують до себе весь пил і сміття. Напевно ви і самі помічали, що екрани телевізора і комп'ютера просто збирають на себе всю пил в квартирі. Тому на заводах зі статичною електрикою зазвичай борються, використовуючи спеціальні антистатичні рідини і покриття.
Але невже воно таке марне і годиться лише тільки на пускання іскор? Зовсім ні! Використовуючи властивості статичної електрики люди навчилися робити багато речей.
Наприклад, щоб фарба на автомобіль лягала рівним красивим шаром. на заводі машини фарбують так: сам автомобіль заряджають позитивно, а фарбу - негативно. А потім починають розбризкувати фарбу над корпусом автомобіля. Частинки фарби притягуються корпусом - тому вона як-би обліплює його з усіх боків. А так як її крапельки все однаково заряджені, то вони відштовхуються один від одного - через це шар фарби виходить рівномірним.
А ще статичну електрику використовують для замішування тіста. На хлібозаводі борошно заряджають позитивно, а воду негативно. І коли потім їх розпилюють в спеціальній камері, то частинки води рівномірно перемішуються з частинками борошна. І тісто виходить дуже однорідним, без всяких грудочок.
Ну а мамам з дітками теж може стане в нагоді статичну електрику :) Пропоную вам зробити наукову іграшку, засновану на цьому явищі: забавного Восьминіжка, який вміє хапати все своїми щупальцями. (Як його зробити, я розповідаю ТУТ).
