Elektriska laddningar

 

Fråga: Varför åskar/blixtrar det?

Svar: I åskmolnet samlas negativa laddningar i den nedre

delen och positiva laddningar i den övre delen av molnet.

När spänningsskillnaden mellan molnets olika delar

(eller mellan marken och molnet) blir för stor sker ett

överslag och det bildas en gnista, blixten.

Från SMHI:s hemsida

 

En åskblixt är alltså ett exempel på en urladdning av ett elektriskt uppladdat föremål men vad menas då egentligen med att något är elektriskt uppladdat ?

Det finns två sorters elektriska laddningar, de positiva och de negativa. Vi säger att en laddning är positiv om det uppladdade föremålet har ett underskott av elektroner och negativ om det istället har ett överskott av elektroner.

Föremål med olika laddning attraherar varandra eftersom det finns en strävan att neutralisera laddningen. Av samma anledning repellerar föremål av samma laddning varandra, ett föremål ökar alltså inte sin laddning "frivilligt".

Många människor tror att det är pga gummidäcken som man sitter säker i bilen då åskan går men är det verkligen så?

Om, mot förmodan, blixten skulle slå ner i din bil medan du sitter i den betyder det att den blir elektriskt uppladdad och får ett överskott av elektroner. Eftersom elektronerna är av samma laddning och därmed repellerar varandra kommer de att vandra runt bilen på utsidan för att vara så långt ifrån varandra som möjligt. Därmed sitter du säker inuti bilen eftersom endast karossens utsida kommer att vara elektriskt uppladdad. Det krävs inte en heltäckande kaross för att detta ska fungera, utan en bur av ledande material räcker (se Faradays bur).

 

Hjälpmedel vid experiment.

Ebonit-, glas- eller plaststav och ylletrasa: Genom att gnida trasan mot staven kan man lätt visa att ett föremål kan laddas upp. När laddningen i staven blir tillräckligt stor sker en plötslig urladdning, tillräckligt stor för att tydligt kännas i handen.

Om du laddar upp två stavar av samma material och placerar den ena på en s.k liggsnurra kan man visa att dessa måste ha lika laddning genom att staven i liggsnurran börjar rotera när man närmar stavarna varandra, de repellerar varandra. Om man gör på samma sätt med en plast- och en glasstav kommer man att se att dessa attraherar varandra och därmed måste ha olika laddning.

Bandgeneratorn: Med denna kan man åskådliggöra en elektrisk blixt. Bandet "gnider av" elektroner från sfären så den blir positivt laddad. Genom att närma en jordad stav eller liknande får man ett överslag mellan sfären och staven, en liten blixt. En motordriven bandgenerator ger hög spänning men samtidigt så låg strömstyrka att försöken är ofarliga.

Faradays bur: Här kan man visa att laddningarna samlas på utsidan av buren genom att trådar hängs genom burgallret. Vid uppladdning kommer den del av tråden som hänger på utsidan att ställa sig rakt ut från buren medan delen på insidan är helt opåverkad.

Elektrostatisk motor: (En enkel, liten "propeller" med en vinklad spets i var ände) Luften laddas upp pga spetsurladdningar vid snurrans spetsar varvid luftmolekylerna och snurran repellerar varandra och "motorn" börjar snurra.

 

Frågor att undersöka.

Kan man ladda upp en människa?

Hur känns det i så fall?

Hur kan man märka att det finns ett elektriskt fält kring ett föremål eller en person?

Om du lägger handen på bandgeneratorns sfär och samtidigt står på något isolerande kan du få håret att resa sig på huvudet. Den elektriska laddningen vandrar alltså över från bandgeneratorn till dig och du blir elektriskt laddad. Detta känns som krypningar över huden och i hårbotten. Elektronerna kommer att vilja sprida ut sig över hela dig och vara så långt ifrån varandra som möjligt, alltså reser sig håret kring huvudet.

Om du sträcker ut den andra handen mot någon eller något i närheten kan man höra att det

finns ett elektriskt fält kring dig eftersom det "sprakar" lite runt din hand. Kommer du för nära det du sträcker dig efter sker dock en urladdning och ibland kan man till och med se en lite blixt.

Har du tillgång till en stor bur kan du undersöka vad som händer då du sitter i den samtidigt som den laddas upp med hjälp av en bandgenerator. Trådarna på burens utsida kommer att ställa sig rakt ut medan du (och ditt hår) sitter oberörda på insidan.

 

Grupp 5

Emilie Svalander

Niclas Inerot

Patrik Svensson

Maria Olsson