Kehade elektriseerimine

Tunni ülesehitus

  1. Sissejuhatus, 10 min
  2. Hõõrdelekter, elektrilaeng ja elektriseerimine, 30 min
  3. Kokkuvõte, 5 min

Ettevalmistus

Õpetaja paneb valmis näidiskatseteks vajalikud vahendid:

  • klaaspulk/plastjoonlaud ja eboniitpulk ning villane ja karvane riie laengu tekitamiseks;
  • paberi- või vahtplastitükikesed;
  • õhupallid;
  • foolium, niit ja statiivid;
  • elektrisultanid;
  • tühi plekkpurk;
  • elektrofoormasin ja juhtmed, juhuks kui hõõrdumise kaudu piisavalt suurt laengut tekitada ei õnnestu.

Eelteadmised

Õpilane

  • teab, mis on vastastikmõju ja jõud;
  • seletab, mis jõu rakendamise tagajärjel juhtuda võib.

Eesmärgid

Õpilane

  • oskab tekitada hõõrdeelektrit ja tuua näiteid olukordade kohta igapäevaelus, kus hõõrdelekter tekib;
  • teab, mida tähendab elektriseerimine ehk laadimine;
  • teab, mis on elektrilaeng ning kuidas nimetatakse kahte eri tüüpi elektrilaenguid;
  • seletab, mis juhtub, kui teineteise lähedusse satuvad samanimelised ja erinimelised laengud;
  • oskab nimetada tegureid, mis mõjutavad kahe keha vahel mõjuva jõu suurust ja seletab, kuidas need tegurid jõu suurust mõjutavad.

Seotud materjal

Avita „Füüsika 9. klassile“

Märksõnad

  • hõõrdeelekter, laeng, elektriseerimine, laadimine, laetud keha, positiivne laeng, negatiivne laeng, samanimelised ja erinimelised laengud, tõukumine ja tõmbumine

Lõiming

Läbivad teemad

  • Tehnoloogia ja innovatsioon
  • Keskkond ja jätkusuutlik areng
  • Tervis ja ohutus
Seotud sisu
Muud tegevused

1. Sissejuhatus

10

  • Näitkatsed

Elektrilise vastastikmõju ja kehade elektriseerimise teema soovitame sisse juhatada lihtsate, kuid efektsete näidiskatsetega, mis aitavad õpilaste tähelepanu koondada ning huvi tekitada. Tunni järgmistes osades võiks katseid korrata ning siis lisada nähtustele juba ka füüsikalised selgitused.

Katsete kirjeldused ja vajalike vahendite nimekiri:

  • õhupalli hõõrumine vastu juukseid – õpetaja hõõrub täispuhutud õhupalli vastu iseenda või mõne õpilase juukseid, misjärel juuksed tõusevad püsti, hakkavad teineteise suhtes tõukuma ja õhupalli vastu tõmbuma; kui õhupalli on piisavalt palju hõõrutud, saab selle kinnitada mõne vertikaalse pinna nt seina külge (vajalik vahend: õhupall);
  • paberi- või vahtplastitükikeste tõmbumine vastu klaaspulka või plastmassjoonlauda – õpetaja hõõrub klaaspulka või plastmassjoonlauda villase riidega (kinnas, sokk, sall) ning viib hõõrutud eseme vahtplasti- või paberitükikeste lähedusse, mis tõmbuvad hõõrutud eseme külge (vajalikud vahendid: klaaspulk või plastjoonlaud, villane riie, paberi- või vahtplastitükikesed);
  • kuulide tõmbumine ja tõukumine – õpetaja riputab
    ​niidiga kahe statiivi otsa fooliumist kuulikesed, seejärel puudutab ta villase riidega hõõrutud klaaspulga või plastjoonlauaga mõlemat kuulikest, andes nendele laengu. Kui kuulikesed teineteisele lähemale viia, siis need tõukuvad. Kui kasutada on ka eboniitpulk ja karvane riie, saab sellele tekitada vastasmärgilise laengu ning näidata ka laengute tõmbumist (vajalikud vahendid: statiivid, niit, foolium, klaaspulk või plastjoonlaud, villane riie).
[välise sisuosa algus]
[välise sisuosa lõpp]
Õhupallikatse
[välise sisuosa algus]
[välise sisuosa lõpp]
Tõukuvate fooliumkuulikeste katset saab teha ka õhupallidega.

Alternatiivne võimalus tunni alustamiseks on lasta õpilastel katsed ise läbi teha, kasutades selleks praktilist tööd lk 5 ül 5.

Seotud sisu
Muud tegevused

2. Hõõrdeelekter, elektrilaeng ja elektriseerimine

30

  • Hõõrdeelekter
  • Elektrilaeng ja laadimine
  • Laetud kehade tõukumine ja tõmbumine
  • Langute vahel mõjuva jõu suurus
  • Tv lk 4 ül 2–4

Sissejuhatavas osas tehtud näidiskatsete valguses võiks õpilastelt uurida, kus nad oma igapäevaelus on sarnaste nähtustega kokku puutunud. Kui õpilased kohe näiteid tuua ei oska, võib neid suunata: talvel peale villase mütsi kandmist tõusevad juuksed püsti, riided liibuvad vastu keha, annad või saad mõnelt teiselt inimeselt või kehalt särtsu, batuudil hüpates tõusevad juuksed püsti jne. Kõik need näited ja ka sissejuhatuses tehtud katsed on tingitud staatilisest elektrist ehk hõõrdeelektrist. Nagu nimigi ütleb, on selliste elektrinähtuste tekitamiseks vajalik kehadevaheline hõõrdumine.

Plastist liumäest alla sõites või õhupalliga hõõrudes tõusevad juuksed miskipärast püsti. Me ütleme siis, et juuksed on elektrit täis.
Ka välk on hõõrdeelektri nähtus.

Mõistete „elektrilaeng“, „laetud keha“ ja „elektriseerimine/laadimine“ seletamiseks võiks õpetaja korrata õhupalliga tehtud katset. Soovi korral võib seda sel korral teha õhupalli villase riidega hõõrudes. Katset tehes tuleks õpilastele seletada, et villase riide ja õhupalli hõõrdumisel omandab õhupall elektrilaengu ja seda protsessi nimetatakse elektriseerimiseks või lihtsamalt laadimiseks.

Staatilise elektri katsed õnnestuvad paremini kui õhk on kuiv. Vihmase/uduse ilmaga on raske soovitud tulemust esile kutsuda. Seetõttu soovitame katseid teha talvisel ajal või kevadel/sügisel veenduda, et ruumis oleks võimalikult kuiv õhk. 

Alternatiivina võib laengu tekitamiseks kasutada ka elektrofoormasinat, mis tuleb juhtme abil laetava kehaga ühendada.

Hõõrdeelekter tekib kehade hõõrdumise tõttu.

Elektriliselt laetud kehal on elektrilaeng ja laengu tekitamist nimetatakse laadimiseks.

Kindlasti tasub õpilastelt küsida nende arvamust selle kohta, miks on kõikides õpetaja tehtud hõõrdeelektri katsetes kasutatud materjale nagu klaas, plastik ja kumm. Kui teha katset nt metallpulga või -joonlauaga, siis see ei õnnestu. Põhjuseks on klaasi, plastiku ja kummi halb elektrijuhtivus. Kuna need materjalid ei juhi elektrit, st laengut hästi, püsib hõõrumisega tekitatud laeng nende pinnal paigal, metall juhiks laengu aga kiiresti minema, nt seda käega kinni hoidva inimese kehasse.

Kuna laetud kehade vahel võib esineda kahte tüüpi vastastikmõju, tõmbumist ja tõukumist, saame sellest järeldada, et elektrilaengut on samuti kahte tüüpi. Et neid omavahel eristada, nimetatakse neid positiivseks (+) ja negatiivseks (–). Kui laengud on samanimelised (+ ja + või – ja –), siis nad tõukuvad, erinimelised laengud (+ ja –) aga tõmbuvad. 

Erinimelised laengud tõmbuvad, samanimelised tõukuvad.

Kui õpetajal on koolis olemas elektrisultanid ning lisaks klaaspulgale ka eboniitpulk, saab laengute tõukumist ja tõmbumist nendega ka näitlikustada. Esmalt tuleb klaaspulk laadida, hõõrudes seda villase riidega, ning see laeng kanda siis elektrisultanile. Sultan on laetud, kui tema küljes olevad ribad teineteise suhtes tõukuma hakkavad ehk püsti tõusevad. Kui anda mõlemale sultanile sama suur laeng ja sultanid teineteise lähedale viia, näeme tõukumist. Erinimeliste laengutega sultanite ribad tõmbuvad ning kahe erinimelise laenguga riba kokkupuutel laeng kaob. Antud katse kaudu saab seletada ka tõukumist/tõmbumist põhjustava jõu suuruse sõltuvust laengu suurusest ja laengutevahelisest kaugusest. Mida lähemal on sultanid teineteisele, seda tugevam on tõukumuine/tõmbumine, mida rohkem laengut sultanile üle kanda, seda tugevam on sultani ribade tõukumine teineteisest.

Mida lähemal asuvad laetud kehad teineteisele, seda tugevam on nendevaheline tõukejõud.

Erinimeliselt (+ ja –)  laetud kehad tõmbuvad ja samanimeliselt (+ ja + või – ja –) laetud kehad tõukuvad.

Laengute vahel mõjuv jõud sõltub

  • laengu suurusest,
  • laengutevahelisest kaugusest.

Mida kaugemal on laengud teineteisest, seda väiksem on nende vahel mõjuv jõud.

Mida suuremad on laengud, seda tugevama jõuga nad teineteist mõjutavad.

Tv lk 4 ül 2–4

Vastused

Sama ülesanne Opiqus

Laengud

Laengu suurus ja laetud kehade kaugus

Seotud sisu
Muud tegevused

3. Kokkuvõte

5

  • Kokkuvõte

Kokkuvõtteks võiksid õpilased lahendada töövihikuülesande tunnis õpitud uute mõistete kinnistamiseks.

Tv lk 5 ül 6

Vastused

Sama ülesanne Opiqus

Mõisted

Seotud sisu
Muud tegevused

Lisamaterjal

  • lk 5 ül 5 vastused ja lk 5 ül 7 vastused.
  • ptk 1.1 ül 1 vastused.
  • Lihtsad hõõrdeelektri katsed ja nende kirjeldused.
  • Colorado ülikooli arvutisimulatsioon, millega saab uurida õhupallis ja kampsunis toimuvat, kui neid omavahel hõõrutakse ja õhupallis ning seinas toimuvat, kui õhupall seina külge kinnitada.
  • Arvutisimulatsioon, millega saab näidata tühja alumiiniumpurgi tõmbumist klaaspulga ja eboniitpulga poole. Kõnealuse katse soovitame ka tunnis näidiskatsena läbi viia!
  • ERRi teadusportaali Novaator artikkel puukide võimest staatilise elektri abil oma ohvreid tabada ja artikkel Tartu teadlastest, kes muutsid nanoosakeste abil laengu nähtavaks.
  • ETV saate Terevisioon saatelõik staatilise elektri kohta.
[välise sisuosa algus]
[välise sisuosa lõpp]
Videoõpsi video teemal elektrilaeng, kus räägitakse nii selles kui ka järgnevates e-tundides käsitletavatest mõistetest.
Seotud sisu
Muud tegevused

Tunni kirjeldus ja kodutöö

Tunni kirjeldus

Õp ptk 1.1. Kehade elektriseerimine

Harjutamine: tv lk 4–5 / opiqu tv ptk 1.1

Kodutöö

Vii koduste vahenditega läbi üks staatilise elektri katse, filmi seda ning postita video õpetaja poolt määratud kohta/kausta.

Videod võiksid õpilased postitada Stuudiumisse selleks tehtud Tera kausta, Google drive kausta, Padletisse vms õpetaja jaoks sobivasse keskkonda.

Seotud sisu
Muud tegevused