جستجو بر اساس تاريخ مطلب
 مطالب پیشنهادی
 رقص با ژاکت پشمی!
رقص با ژاکت پشمی!مشاهده‌ي علمي
مفاهیم کلیدی: بار الکتریکی، قطبش، جذب، دفع
مشاهده علمی ۲۱۴

 

مقدمه:

آیا تاکنون برایتان پیش آمده که هنگام لمس شانه‌ی دوستتان و یا دست زدن به درب یک خودرو ناگهان شوکه شوید؟ آیا تا به حال جرقه‌ای را هنگام شانه کردن موهایتان با شانه‌ی پلاستیکی یا تماس با پتوی پشمی مشاهده کرده‌اید؟ اگر جوابتان بله است، پس شما اثر الکتریسیته‌ی ساکن را احساس کردید! پدیده‌ی جرقه به دلیل تخلیه‌ی الکتریسیته‌ی ساکن در مواد روی می‌دهد. الکتریسیته‌ی ساکن از بسیاری از فعالیت‌های روزمره‌ی ما گرفته تا رعد و بر در آسمان دیده می‌شود. در این فعالیت شما می‌آموزید که چطور با استفاده از الکتریسیته‌ی ساکن، تکه‌های کاغذ را مجبور به بالا و پایین پریدن کنید.

 

 

پیش‌زمینه:

همه‌ی اجسام پیرامون ما از سنگ بنای کوچکی به نام اتم ساخته شده‌اند. با وجودی که اتم‌ها بسیار بسیار ریز هستند، اما خودشان شامل ذرات کوچک‌تری به نام الکترون، پروتون و نوترون هستند. الکترون‌ها بار منفی دارند و پروتون‌ها بار مثبت حمل می‌کنند. نوترون‌ها بدون بار هستند. در حالت عادی تعداد الکترون‌ها و پروتون‌های یک اتم با هم برابر هستند. در این حالت اتم را «خنثی» می‌نامیم. اما اگر یک اتم الکترون اضافی جمع‌آوری کند، می‌گوییم بار منفی دارد و اگر الکترون از دست بدهد بار مثبت دارد.

 

 

 

اتم‌هایی با بار همنام یکدیگر را دفع می‌کنند و اتم‌هایی با بار غیر همنام به سمت یکدیگر جذب می‌شوند. جابه‌جایی الکترون‌ها در میان اتم‌ها بار را منتقل می‌کند. در واقع الکترون‌ها در مقابل پروتون‌ها که در هسته ثابت هستند، حامل‌های بار نامیده می‌شوند. راه‌های مختلفی برای باردار کردن مواد وجود دارد. یکی از این راه‌ها مالش است. یعنی اگر دو جسم را برای مدتی به هم مالش دهیم، الکترون‌هایی از یک جسم و به جسم دیگر منتقل می‌شوند. القای الکتریکی و تماس هم راه‌های دیگری برای باردار کردن اشیا هستند. 

 

 

 

الکتریسیته‌ی ساکن از زمان‌های بسیار کهن شناخته شده است. اولین بار دانشمندان یونان دریافتند که اگر نوعی سنگ به نام کهربا را با پارچه مالش دهند، این سنگ می‌تواند مواد سبک را به خود جذب کند. نکته‌ی مهمی که درباره‌ی الکتریسیته‌ی ساکن وجود دارد این است که مجموع الکترون‌های مبادله شده در میان اشیا همیشه برابر هستند. یعنی بار خود به خود به وجود نمی‌آید و از بین نیز نمی‌رود. بلکه تنها از جسمی به جسم دیگر منتقل می‌شود. به این واقعیت «قانون بقای بار الکتریکی» می‌گوییم.

 

 

 

مواد و وسایل مورد نیاز:

 

ورق‌ طلقی یا سایر ورق‌های پلاستیکی شفاف در ابعاد یک دهم متر مربع، درب پلاستیکی ظروف یک بار مصرف هم می‌تواند استفاده شود.

چهار تکیه‌گاه با ارتفاع حدود 2.5 تا 5 سانتی‌متر (قوطی‌های کنسرو تن ماهی مناسب هستند)

تکه‌های کوچک کاغذ، فوم، برنج پخته، برنج خام، کاغذ رنگی، و تکه‌هایی از اشیا با جنس‌های مختلف مانند چوب

یک سطح صاف مانند میز یا پیشخوان که بتوانید آزمایش را روی آن اجرا کنید


آماده‌سازی:

تکه‌های کاغذ،فوم، برنج و کاغذرنگی را روی بخشی از میز پراکنده کنید. چهار تکیه‌گاه را در گوشه‌های ورق پلاستیکی در نزدیکی تکه‌های اشیا قرار دهید. 

ورق پلاستیکی را روی تکیه‌گاه‌ها بگذارید. قطعه‌های وسایل مختلف باید زیر ورقه پلاستیکی قرار بگیرند. 


روش کار:

تکه‌های کوچک زیر ورق پلاستیکی در چه وضعیتی هستند؟ ورقه‌ی پلاستیکی را با روش مالیدن به یک تکه پارچه‌ی پشمی باردار کنید. حالا دوباره تکه‌ها را ببینید. حالا در چه شرایطی قرار دارند؟ تا چه مدت این قطعات در حال رقص هستند؟ بار دیگر ورقه‌ی پلاستیکی را باردار کنید. این بار به جای پارچه‌ی پشمی از مواد دیگری استفاده کنید. می‌توانید آن را میان دستانتان هم مالش دهید. کدام یک از تکه‌های مواد مختلف بیش از سایر قطعه‌ها در حرکت باقی می‌مانند؟ حال تکه‌های کاغذ، فوم و بقیه‌ی اشیای زیر طلق را بردارید. به جای آن‌ها مواد دیگری را زیر ورقه قرار دهید. آزمایش را دوباره تکرار کنید. آیا این تکه‌های جدید فعالیت بیشتری نسبت به قطعات قبلی دارند؟ کدام یک از همه فعال‌تر است؟ چرا؟

 

 

 


مشاهده و نتیجه‌گیری: 

هم ورقه‌ی پلاستیکی و هم تکه‌های کوچک اشیای مختلف در ابتدا از نظر الکتریکی خنثی هستند. یعنی تعداد پروتون‌ها و نوترون‌هایشان برابر است. هنگامی که شما ورقه‌ی پلاستیکی را به پارچه‌ی پشمی مالش می‌دهید، الکترون‌هایی از لباس پشمی به ورقه‌ی پلاستیکی منتقل می‌شوند. این فرآیند موجب می‌شود ورقه‌ی پلاستیکی بار منفی پیدا کند. 

 

این بارهای منفی تکه‌های اشیا را قطبیده می‌کنند. یعنی یک طرف از قطعه‌های کاغذ، فوم، برنج و کاغذرنگی بار منفی و طرف دیگر آن‌ها بار مثبت می‌گیرند. توجه داشته باشید که قطبش به معنای باردار شدن مواد نیست. بلکه در فرآیند قطبیده شدن بارهای منفی و مثبت در دو سوی مخالف مواد قرار می‌گیرند اما همچنان در مجموع با هم برابر هستند و ماده‌ی مورد نظر خنثی محسوب می‌شود. در این حالت سمت مثبت تکه‌ها به سوی ورقه‌ی پلاستیکی جذب شده و سمت منفی آن‌ها دفع می‌شود. جذب تکه‌ها موجب می‌شود که آن‌ها پرش داشته باشند و تمایلشان به ورقه‌ی پلاستیکی آشکار می‌شود. 

 

 

 

 

اما هنگامی که تکه‌ها برای یک لحظه با ورقه برخورد می‌کنند، بخشی از بار منفی ورقه به آن‌ها منتقل می‌شود. به دلیل اینکه در ابتدا تکه‌ها خنثی بودند، اکنون مقداری بار منفی دارند. اکنون ورقه‌ی پلاستیکی که بار منفی دارد و تکه‌هایی که بار منفی گرفته‌اند، یکدیگر را دفع می‌کنند. در این حالت قطعه‌ها پرشی به سمت میز خواهند داشت. 

 

پس از این که بار منفی تکه‌های مواد به آرامی به هوا یا سطح میز منتقل شد، این مواد دوباره خنثی می‌شوند و آماده هستند تا قطبیده شده و سمت مثبتشان دومرتبه به سمت ورقه‌ی پلاستیکی جذب شود. این روند تکرار شونده موجب حرکت تکه‌ها میان میز و ورقه‌ی پلاستیکی شده و نوعی رقص را به نمایش می‌گذارد. به مرور زمان بار منفی ورقه کاهش پیدا می‌کند. اگر می‌خواهید فرآیند رقص مواد متوقف نشود، باید دوباره ورقه را با لباس پشمیتان باردار کنید! میزان پرش تکه‌ها به جنس و وزن آن‌ها هم بستگی دارد. قطعاتی با وزن بیشتر، پرش کمتری دارند، مانند برنج خام. اما قطعه‌های سبک مانند تکه‌های کاغذ بیشتر حرکت می‌کنند. 

 


منابع:

 

Scientific American

جاذبه الکتروستاتیک

چه موادی رسانای الکترویکی هستند؟

طوفان الکتریکی

Shocking Truth behind static Electricity

 

1395/8/9لينک مستقيم

نظر شما پس از تاييد در سايت قرار داده خواهد شد
نام :
پست الکترونيکي :
صفحه شخصي :
نظر:
تاییدانصراف
 محتواي زنده مشاهده علمي

 فعاليت هاي علمي
 تماس با ما
 بازديدها
كاربران غيرعضو آنلاينكاربران غيرعضو آنلاين:  2011
 كاربران عضو آنلاين:  0
  کل كاربران آنلاين:  2011